Классификация советских мотоциклетных двигателей


Двигатель мотоцикла М-63 без передней крышки в продольном разрезе

Мотоциклетные двигатели относятся к разряду карбюраторных двигателей, работающих по циклу Отто, следовательно, они являются двигателями с внешним смесеобразованием и работают с предварительным сжатием рабочей смеси, принудительным зажиганием и сгоранием топлива при постоянном объеме. Характерной особенностью мотоциклетных двигателей является, прежде всего, их быстроходность, т. е. большое число оборотов коленчатого вала в минуту. По быстроходности и высокой литровой мощности мотоциклетные двигатели стоят на весьма высоком уровне.
Для подтверждения этого достаточно сказать, что некоторые серийные модели, предназначенные для дорожных мотоциклов, имеют литровую мощность до 60 л. с. при 5800— 6500 об/мин., а у специальных двигателей гоночного типа литровая мощность превышает 180 л. с. при 7000—10000 об/мин. и больше. Другими характерными чертами мотоциклетных двигателей являются — малый рабочий объем и число цилиндров. По числу и рабочему объему цилиндров мотоциклетные двигатели подразделяются главным образом на одноцилиндровые с рабочим объемом цилиндра до 350 см3 и двухцилиндровые с рабочим объемом цилиндров до 1300 см3. В мировом парке одноцилиндровые двигатели составляют около 80%, а наиболее распространенный рабочий объем не превышает 350 см3. Двухцилиндровые двигатели составляют не более 15% от общего числа двигателей и имеют рабочий объем чаще всего до 750 см3.

Трехцилиндровые конструкции в мотоциклостроении почти не встречаются, а четырехцилиндровые являются весьма редким исключением. Двигатели с рабочим объемом цилиндра от 35 до 100 см3 применяются для велосипедов и мотовелосипедов;
до 500 см3 — обычно для мотоциклов одиночек и от 500 до 1300 см3 — для мотоциклов с колясками. Литраж двигателей определяет габариты, вес и скорости мотоциклов, поэтому, в зависимости от литража двигателей, мотоциклы еще подразделяются на сверхлегкие, легкие, средние и тяжелые. Третья характерная черта мотоциклетных двигателей — воздушное охлаждение. Если серийные малолитражные двигатели стационарного типа, а также двигатели автомобильные и авиационные встречаются как с воздушным, так и с водяным охлаждением, то мотоциклетные двигатели, как правило, имеют только естественное воздушное охлаждение от встречного потока воздуха, без специальных вентиляторов.
Водяное охлаждение встречается лишь у некоторых гоночных двигателей с весьма высокой форсировкой, для которых надежный и независимый от внешних условий режим охлаждения является одним из основных требований.
По выполнению рабочего процесса мотоциклетные двигатели подразделяются на двухтактные и четырехтактные, причем двигатели, имеющие рабочий объем цилиндра до 250 см3, выполняются обычно двухтактными и одноцилиндровыми, а с большим рабочим объемом — чаще четырехтактными. Это объясняется тем, что двухтактные двигатели до 350 см3 оказываются более целесообразными, несмотря на спою неудовлетворительную экономичность и недостаточную надежность в работе, так как их исключительная простота в устройстве, эксплуатации и уходе, а также сравнительно малый вес и низкая производственная стоимость обусловливают их исключительное применение для мотовелосипедов и легких мотоциклов. Однако нужно заметить, что приведенная градация не всегда соблюдается в указанных пределах.
При больших рабочих объемах цилиндра основные недостатки двухтактного двигателя становятся заметными, поэтому для средних и особенно тяжелых мотоциклов, применяются исключительно четырехтактные двигатели.



В схеме одноцилиндрового двигателя силы инерции прямолинейно-возвратно движущихся масс кривошипно-шатунного механизма уравновешиваются только наполовину, и увеличением противовесов можно лишь перевести силы инерции из вертикальной в горизонтальную плоскость. По схеме б выполнен отечественный четырехтактный двигатель М-72, у которого цилиндры расположены в горизонтальной плоскости и обращены головками в разные стороны, а шатуны соединены с двумя кривошипами, расположенными под углом 180°. При таком устройстве поршни в цилиндрах всегда движутся в противоположных направлениях, поэтому рабочие такты чередуются равномерно и силы инерции уравновешиваются полностью.

Схема в с вертикальными параллельными цилиндрами и двумя коленчатыми валами, соединенными парой зубчатых колес и, следовательно, вращающимися в разные стороны, не обеспечивает хорошее уравновешивание. Эта схема очень удобна при карданном приводе, так как она дает возможность получить прямую передачу в коробке передач путем совмещения осей коленчатого и карданного валов.
По схеме г цилиндры располагаются V-образно под углом друг к другу, поэтому рабочие такты чередуются в цилиндрах неравномерно, а силы инерции полностью не уравновешиваются при углах а от 45 до 60°, которые обычно существуют в выполненных конструкциях. При увеличении угла а до 90° наступает почти полное уравновешивание сил инерции, по при этом возрастает неравномерность чередования рабочих тактов и увеличиваются размеры двигателя настолько, что он иногда выходит за габариты рамы, поэтому угол между осями цилиндров обычно не допускается больше 60°. К недостаткам этой схемы относится и неравномерное охлаждение цилиндров, когда они располагаются одни за другим (по ходу мотоцикла) что, впрочем, устраняется при повороте двигателя на 90°, когда плоскость, проходящая через цилиндры, располагается перпендикулярно плоскости движения мотоцикла. В последнем случае можно улучшить уравновешивание двигателя за счет ухудшения равномерности рабочих тактов. Эта схема применяется только для четырехтактных двигателей.

По схемам где цилиндры устанавливаются вертикально и параллельно. В первом случае кривошипы смещены на 180° и, следовательно, поршни движутся в разные стороны, поэтому силы инерции до некоторой степени уравновешиваются; во втором случае кривошипы совмещены, следовательно, поршни одновременно движутся вверх или вниз, поэтому уравновешивание в этой схеме не имеет преимуществ перед схемой одноцилиндрового двигателя.

В отношении равномерности рабочих тактов для четырехтактного двигателя не выгодна, так как дает чередование рабочих тактов непосредственно друг за другом, поэтому ее целесообразно применять только для двухтактных двигателей, а схему е для четырехтактных, так как она в этом случае дает равномерное чередование рабочих тактов.

По своему назначению, степени форсировки и конструктивному оформлению двигатели подразделяются на дорожные, спортивные и гоночные. Каждый из указанных типов, в зависимости от рабочего объема цилиндров, применяется для легких, средних или тяжелых мотоциклов.
Дорожные двигатели предназначаются для нормальной эксплуатации на серийных мотоциклах, поэтому являются наиболее распространенными. Они работают на переменных режимах, в основном на средних оборотах и почти всегда с некоторой недогрузкой. Основные требования, которые предъявляются к двигателям этого типа, — надежность и долговечность в работе.
Удобство в эксплуатации и простота в обслуживании, экономичность и дешевизна. Этим требованиям в большей или меньшей степени отвечают как двухтактные, так и четырехтактные двигатели, поэтому применяются те и другие с нормальной форсировкой, т. е. степенью сжатия до 6 и литровой мощностью до 35—38 л. с. при 4000—5000 об/мин. Двухтактные конструкции выполняются с рабочим объемом цилиндра до 350 см3, обычно имеют кривошипно-камерную продувку и симметричную диаграмму распределения.

Схема одпоканальной поперечной продувки 1 основана на применении поршня с дефлектором, в современных конструкциях почти не применяется, так как является мало эффективной. Системы противоположных, возвратных или крестовидных продувок: двухканальной 2 и 3, трехканальной 4 и 5 или четырехканальной 6, имеют широкое распространение. Для этих систем применяются поршни со сферическим или коническим днищем, имеющим иногда направляющие каналы, причем продувка происходит или через окна, имеющиеся на боковой поверхности поршня, что способствует его лучшему охлаждению, или через вырезы па юбке поршня. Во всех случаях свежая смесь всасывается в кривошипную камеру картера через окна в цилиндре, открываемые нижней кромкой поршня.
Наибольшее распространение имеет продувка у советских двухтактных двигателей К-125 и ИЖ-350.

Четырехтактные конструкции выполняются с нижними и верхними клапанами.
Спортивные двигатели предназначаются для установки на мотоциклы с повышенной динамикой и рассчитываются не только на условия эксплуатации дорожных двигателей, но также на длительную и напряженную работу, близкую к режиму полной мощности. Эти двигатели имеют среднюю форсировку, т. е. степень сжатия до 7,5 и литровую мощность до 70 л.с. при 5000— 6000 об/мин. Для них обычно применяется топливо с повышенным октановым числом и более развитое оребреине головок и цилиндров для лучшего охлаждения. В большинстве случаев двигатели выполняются четырехтактными с верхними клапанами и более сильными клапанными пружинами по сравнению с двигателями дорожными.


Механизм распределения с укороченным штанговым приводом

Привод к клапанам осуществляется от верхнего распределительного вала, или укороченными штангами. В этих случаях силы инерции в механизме распределения меньше, поэтому число оборотов двигателя может быть повышено.

Гоночные двигатели предназначены для специальных гоночных мотоциклов, на которых устанавливаются рекорды скорости в различных спортивных соревнованиях. Основным требованием, предъявляемым к гоночным двигателям, является достижение наибольшей литровой мощности при кратковременной или длительной работе двигателя. Решение этих задач требует максимальной форсировки двигателей по оборотам и среднему эффективному давлению при одновременном достижении надежности работы на режиме максимальной мощности, поэтому гоночные двигатели представляют большой интерес, с точки зрения подбора наивыгоднейших конструктивных и эксплуатационных параметров.

Однако они появляются характерными для серийных мотоциклетных двигателей, так как отличаются от них огромной тепловой и динамической напряженностью. Достаточно сказать, что для гоночных двигателей применяются степени сжатия более 14, число оборотов доводится до 10000 об/мин. и более, а литровая мощность превышает 180 л.с.
Для достижения таких высоких показателей используются все средства, имеющиеся в распоряжении конструктора, и проводится тщательная доводка двигателей на испытательных стендах для подбора наивыгоднейших параметров. Гоночные двигатели выполняются двухтактными и четырехтактными с усиленной конструкцией криво- шипно-шатунного механизма, механизма распределения, усиленными подшипниками и другими деталями, испытывающими большие нагрузки. Для уменьшения потерь на трение и отвода тепла от трущихся деталей применяются эффективные системы смазки. Органы распределения проектируются с увеличенным время-сечением, а газовые каналы спрямляются и хорошо полируются для получения наибольшего весового наполнения двигателей на высоких оборотах, причем нередко используется инерционный наддув путем подбора колебательных процессов в системе впуска рабочей смеси. Для двухтактных конструкций применяется наиболее совершенная прямоточная продувка с двухпоршневым кривошипным механизмом, дающим возможность получить несимметричную диаграмму распределения. Прямоточная продувка и несимметричная диаграмма распределения.

При указанной системе распределения резко снижается коэффициент остаточных газов и повышается коэффициент наполнения двигателей. Для" уменьшения их тепловой напряженности и сил инерции в кривошипно-шатунном механизме иногда применяются четырехцилиндровые конструкции с малым рабочим объемом цилиндров и термосифонным водяным охлаждением, как это имеет место на советских гоночных двигателях С2Б и ГК-1. Это дает возможность повысить и степень сжатия.

Для достижения большей эффективности рабочего цикла за счет увеличения давления всасывания, применяются поршневые или коловратные нагнетатели. Четырехтактные гоночные двигатели выполняются одноцилиндровыми, двухцилиндровыми и четырехцилиндровыми, без нагнетателей и с нагнетателями, которые применяются главным образом для многоцилиндровых двигателей. Механизм распределения двигателей проектируется с расчетом уменьшения сил инерции, так как силы инерции в первую очередь ограничивают число оборотов двигателя. Клапанные пружины применяются всегда усиленного типа и часто шпилечные, дающие наилучшие результаты.
Два распределительных валами, кулачки которых непосредственно действуют на наконечники стержней клапанов, имеет наименьшие силы инерции и поэтому является лучшей.

0 комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.