Хай, байкерам, байкершам, ну и просто любителям двух-, трех-, четырехколесной техники! Данный портал переполнен данными, порой недостающими для многих любителей несущего свободу транспорта и реставрации мото. Если Вы непосредственно ищете схемы электрооборудования или двигателей отечественных мотоциклов, Вам нужно перейти по этой ссылке . В этой же статье размещена информация, касающаяся общих принципов строения железных коней. Мы подарим уверенность тем, кто только начал изучать байки, и украсим настроение, описывая необычные мотоциклы, для тех, кто уже укрепился в байкерском движении.

Схема байка для новичка

Данный раздел призван описать схему мото техники для начинающих любителей двухколесных коней. Ниже поданная краткая информация визуального характера поможет вам разобраться в самых простых стальных скакунах. Именно так выглядели байки 1960-х гг. от ведущих мировых производителей подобной продукции. Причем касается это былых мото-легенд и современных брендов железных коней. По данной картинке можно изучать историю строения мотоциклов.

Под первым номером на схеме указана вилка передних амортизаторов. Сами пружины, при этом, в передней части мото вы не увидите, так как последние скрыты под железным кожухом, называемым штанами. Под номером 2 указаны лампы световой индикации приборной панели. В старых моделях байков их устанавливали непосредственно в верхней части фары. Третий номер - это спидометр.

Чтоб самому собрать подобное чудо-техники, нужно и денег немало, и времени свободного побольше. А главное, чем нужно запастись - это желание творить оригинальное в мото-механике. Все же решающая роль в конструкторском процессе по созданию мотоциклов остается за финансами.

Как бы там ни было, а остальное в схеме подобного мото осталось практически без изменений. Тот же цепной привод, та же пара колес. Двигатель Иксообразной формы стоит там, где устанавливаются и другие типы моторов - под рамой и между двух колес. Не видно на схеме байка пожалуй только топливной емкости и нормального сиденья. Все же место под и то, и другое конструкторы оставили на ваше усмотрение и возможности фантазии.

Схема электроники мотоцикла

Ну а на указанной в нижней части этого раздела картинке подробно описана электронная система байка. На ней четко указаны основные узлы, вырабатывающие ток и главные потребители последнего. Кроме того, данная картинка демонстрирует в четком ракурсе и связь вышеуказанных частей мото.

Как известно, двигатели внутреннего сгорания (ДВС), бывают трех типов, а именно двухтактные, четырехтактные и роторные. Последние не сильно распространены но некоторые мотопроизводители их все же используют (Triumf).

Общее устройство и работа двигателя

На мотоциклы устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), в цилиндрах которых тепловая энергия сгорающего топлива превращается в механическую работу. Возвратно-поступательное движение поршня, воспринимающего давление газов, преобразуется во вращение коленчатого вала посредством кривошипно-шатунного механизма, который состоит из цилиндра, поршня с кольцами, поршневого пальца, шатуна и коленчатого вала. Крайние положения перемещающегося в цилиндре поршня называют мертвыми точками — верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ). Расстояние от ВМТ до НМТ называется ходом поршня, а образуемое пространство — рабочим объемом цилиндра (см 3). Полный внутренний объем цилиндра состоит из рабочего объема и объема камеры сгорания. Отношение полного объема к объему камеры сгорания называется степенью сжатия; чем она выше, тем более эффективно происходит рабочий процесс двигателя. Современные двигатели имеют степень сжатия 9-10 единиц (у спортивных моделей встречаются большие значения).

Поршневой двигатель внутреннего сгорания

У двух- и четырехтактных ДВС протекание рабочего процесса и конструкция деталей несколько различаются.

Четырехтактные двигатели

В четырехтактных двигателях рабочий цикл происходит за четыре хода поршня (такта) и два оборота коленчатого вала: впуск — поршень опускается от ВМТ и засасывает горючую смесь через открытый впускной клапан; сжатие — поднимающийся от НМТ поршень сжимает рабочую смесь при закрытых клапанах; рабочий ход — смесь сгорает, воспламенившись от электрической искры, и образующиеся газы, расширяясь, перемещают поршень вниз (этот ход поршня называется рабочим, поскольку во время него и совершается полезная работа); выпуск — движущийся вверх поршень выталкивает отработавшие газы через открытый выпускной клапан.

Рабочий процесс четырехтактного двигателя

Двухтактные двигатели

В двухтактных двигателях один рабочий цикл происходит за один оборот коленчатого вала. Другая их особенность — отсутствие клапанов (впускных и выпускных) с механическим приводом. Их роль выполняет сам поршень, открывая и закрывая специальные окна и каналы на зеркале цилиндра, ну и на некоторых двигателях устанавливается лепестковый клапан на впуске. Объем картера под поршнем также используется при газообмене.

Рабочий процесс двухтактного двигателя

При движении поршня вверх от НМТ происходит впуск рабочей смеси в подпоршневом пространстве, а в надпоршневом — сначала вытеснение отработавших газов, оставшихся от предыдущего цикла, а позже, когда окна закрываются кромкой поршня — сжатие. Около ВМТ смесь в камере сгорания воспламеняется электрической искрой, образующейся между электродами свечи. Горящая топливно-воздушная смесь расширяется и толкает поршень вниз — происходит рабочий ход. Опустившись примерно на 2/3 своего хода, верхняя кромка поршня открывает окна в цилиндре. Отработавшие газы, находящиеся под избыточным дав-лением, выходят через выпускное окно в выпускную трубу. Через другие окна в цилиндр поступает свежий заряд из полости картера, где опускающийся поршень создает избыточное давление. Это перетекание смеси называется продувкой, а окна и каналы — продувочными.

Современные двухтактные ДВС имеют многоканальную (3-7 каналов) возвратно-петлевую продувку. Кроме того, на входе в цилиндр ставят обратный пластинчатый (лепестковый) клапан, которым управляет разрежение в картере. Во время впуска в картер (поршень движется от НМТ к ВМТ) под действием разрежения в подпоршневом пространстве пластинки клапана открывают проход горючей смеси от карбюратора. При обратном движении поршня (во время продувки) избыточное давление в картере закрывает пластины клапана, препятствуя обратному выбросу смеси из картера в карбюратор. Лепестковый клапан улучшает наполнение цилиндра, повышает мощность и экономичность двигателя, особенно на малых и средних частотах вращения коленчатого вала. Многие двигатели также имеют специальный механизм, изменяющий высоту выпускного окна (а значит продолжительность выпуска) в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя (так называемый «управляемый выпуск»). Несмотря на принимаемые меры по улучшению газообмена двухтактных ДВС, некоторая часть смеси уходит с отработавшими газами, что снижает их экономичность по сравнению с четырехтактными.

Рабочий процесс как двух-, так и четырехтактных ДВС происходит в цилиндре. Поршень перемещается по внутренней поверхности (зеркалу) цилиндра или вставной гильзы. В современных двигателях вместо стальных или чугунных гильз применяют твердосплавные никель-кремниевые композиции («никасил»), напыленные непосредственно на алюминиевую основу цилиндра. В зависимости от принятого типа системы охлаждения, рубашки цилиндра имеют ребра (воздушное охлаждение) или внутренние полости для прохода охлаждающей жидкости.

Поршень воспринимает давление газов при сгорании рабочей смеси. Он состоит из верхней и нижней частей (соответственно головки и юбки) и бобышек крепления поршневого пальца. Форма днища бывает плоской или выпуклой, у четырехтактных двигателей в днище часто делают выемки под клапаны. В юбке поршня у двухтактных двигателей выполнены вырезы, через которые проходит горючая смесь, ведь у этих двигателей поршень управляет газораспределением (впуском, продувкой и выпуском).

Поршни двухтактного (а) и четырехтактного двигателей (б)

1 — головка поршня;
2 — выборки под клапаны;
3 — компрессионные кольца;
4 — маслосъемное кольцо;
5 — бобышки крепления поршневого пальца;
6 — юбка поршня;
7 — вырез под продувочное окно;
8 — маслоуловительная полость (холодильник);
9 — вырез под дополнительное продувочное окно

Головка поршня имеет утолщенные стенки, в которых размещаются 1-3 компрессионных кольца, изготовленных из специального чугуна или стали. Эти кольца уплотняют зазор между поршнем и зеркалом цилиндра, отводят теплоту в стенки цилиндра. У четырехтактных двигателей, помимо компрессионных колец, на поршне имеется маслосъемное кольцо, удаляющее излишки масла с зеркала цилиндра.

Бобышки служат опорой для поршневого пальца, в них имеются проточки для стопорного кольца и отверстия для смазки масляным туманом. Часто в зоне бобышек, на внешней поверхности поршня, делают специальные углубления — холодильники.

Юбка направляет движение поршня. Из-за неодинакового теплового расширения различных частей поршня его наружной поверхности придают сложную форму: бочкообразную (конусную) по высоте и овальную — по окружности. Изготавливают поршни из высококачественных алюминиевых сплавов с большим содержанием кремния, выдерживающих высокие тепловые и механические нагрузки, и в то же время обладающие низким коэффициентом расширения.

Поршневой палец шарнирно соединяет поршень с шатуном. Обычно применяют плавающую посадку пальца в бобышках поршня и верхней головке шатуна- его фиксация от осевых перемещений осуществляется пружинными стопорными кольцами в бобышках.

Шатун передает усилие от поршня к коленчатому валу и состоит из стержня (двутаврового или эллиптического сечения) и головок: верхней и нижней. В зависимости от типа двигателя и применяемой системы смазки, головки шатуна выполняют с подшипниками скольжения (с втулками или вкладышами) или качения (роликовые, игольчатые). Когда в нижней головке применяют подшипник скольжения (вкладыш) , саму головку выполняют разъемной. В случае применения игольчатого подшипника, головку выполняют неразьемной и нижнюю шейку вала запресовывают в щеки.

Шатуны

а — с разъемной нижней головкой («Днепр»);
б — с неразъемной нижней головкой («Урал»);
1 — крышка шатуна;
2 — шатунный болт;
3 — шатун;
4 — сепаратор подшипника нижней головки шатуна и ролики;
5 — вкладыши

Коленчатый вал воспринимает усилие от поршня (через шатун), преобразует его во вращательное движение и затем передает крутящий момент к трансмиссии. Кроме того, от коленчатого вала приводятся в действие другие системы и механизмы: газораспределительный механизм (ГРМ), масляный насос (в четырехтактных ДВС), генератор, насос системы охлаждения, уравновешивающие валы. В зависимости от числа цилиндров двигателя и конструктивной схемы коленчатый вал может иметь одно или несколько колен, каждое из которых образовано двумя щеками и шатунной шейкой. Между коленами и по краям вала располагаются коренные шейки, опирающиеся на подшипники.

Коленчатые валы изготавливают составными, или неразборными (цельными). Тип подшипников его опор (коренных шеек) зависит от применяемой системы смазки. Для повышения плавности работы двигателя (ведь только один ход поршня является рабочим, а остальные — один у двухтактного двигателя, и три у четырехтактного — требуют затраты энергии) коленчатые валы имеют выносной маховик, массивные щеки и противовесы. Кроме того, многие современные двигатели имеют специальные уравновешивающие валы, приводимые зубчатой передачей от коленчатого вала.

Коленчатый вал двухцилиндрового двигателя

б — цельный («Днепр»);
1 — шатун с неразъемной нижней головкой и роликовым подшипником;
2 — противовес;

3 D Двигатель мотоцикла

Четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания. Как это работает?

Разборка двигателя Honda CBR929RR (часть 1).
Первая часть страшного видео разборки двигателя мотоцикла Honda CBR929RR.
В моторе кто-то поселился и рычит, гремит, стучит.
Придонки решили выяснить кто там живет и изгнать его.
Для этого открутили всё навесное: крышки, генератор, привода и т.д.
Чем ближе к "Чужому" - тем страшнее...

Картер двигателя выполняют неразъемным или с плоскостью разъема (продольной, поперечной). В четырехтактных двигателях картер (или его поддон) обычно является резервуаром для масла, стекающего со смазываемых деталей. Многие двигатели имеют общий картер со сцеплением и коробкой передач. В двухтактных многоцилиндровых двигателях объем картера каждого цилиндра должен быть отделен от других, это усложняет конструкцию картера при числе цилиндров от двух и более.

Газораспределением в четырехтактных ДВС управляет распределительный (или кулачковый) вал, который вращается в два раза медленнее коленчатого. При вращении распределительный вал своими выступами (кулачками) взаимодействует с толкателями, которые непосредственно или через передаточное звено (коромысло, рокер) открывают клапаны (впускной и выпускной); их закрытие происходит под действием клапанных пружин. Периоды времени, когда открыты впускные и выпускные клапаны, называются фазами газораспределения; они согласованы с ходами поршня.

Диаграмма фаз газораспределения четырехтактного двигателя

1 — открытие впускного клапана;
2 — закрытие впускного клапана;
3 — закрытие выпускного клапана;
4 — открытие выпускного клапана;
угол «a » — перекрытие клапанов

Для лучшего наполнения цилиндра горючей смесью фазу впуска начинают, когда поршень еще не дошел до ВМТ. При дальнейшем ходе поршня от ВМТ к НМТ он засасывает через открытый клапан горючую смесь; заканчивают впуск после прохождения НМТ, когда часть смеси поступает в цилиндр по инерции. Очистку цилиндра от отработавших газов начинают также в конце хода расширения, когда поршень еще не дошел до НМТ, но в цилиндре имеется избыточное давление. Затем, при ходе поршня от НМТ к ВМТ поршень выталкивает отработавшие газы. Закрывают выпускной клапан после ВМТ, чтобы дать части отработавших газов покинуть цилиндр по инерции. Таким образом, существует период времени, когда оба клапана открыты, — его называют «перекрытием клапанов». Каждая модель четырехтактного двигателя имеет свои оптимальные фазы газораспределения, которые задаются на заводе профилем кулачков распределительного вала. Некоторые новейшие мотоциклетные двигатели имеют специальные устройства, позволяющие изменять фазы газораспределения в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

На современных четырехтактных ДВС применяется несколько типов ГРМ: OHV, OHC, DOHC.

Схемы механизмов газораспределения

В схеме OHV расположенные в головке цилиндра клапаны приводятся от «нижнего» распределительного вала посредством толкателей, штанг и коромысел; конструкция не обеспечивает четкой работы механизма при высоких частотах вращения коленчатого вала. Двигатели с ГРМ типа OHC имеют «верхний» распределительный вал, воздействующий на толкатели клапанов посредством рычагов (рокеров); вал приводится во вращение цепью или зубчатым ремнем. В современных многоклапанных головках с 4-5 клапанами на цилиндр используют два распределительных вала, каждый из которых своими кулачками непосредственно воздействует на толкатели клапанов (схема DOHC). Такая конструкция имеет минимум деталей и из-за этого снижена инерционность привода клапанов, что позволяет повысить частоту вращения коленчатого вала двигателя, а значит, и его мощность; ГРМ типа DOHC находят все более широкое распространение.

Схема работы OHV

Распределительный вал приводится от коленчатого вала зубчатой, цепной передачей или посредством зубчатого ремня. В последних двух случаях двигатели имеют натяжители и успокоители цепи (ремня).

Для нормальной работы клапанного механизма между стержнем клапана и его приводом должен всегда быть тепловой зазор (0,05-0,15 мм). Когда зазора нет, клапаны закрываются неплотно, вследствие чего обгорают и выходят из строя. При увеличенном зазоре они открываются не полностью (теряется мощность) и, кроме того, стучат. Многие двигатели зарубежных мотоциклов имеют ГРМ с гидрокомпенсаторами (работающими от давления в системе смазки), автоматически поддерживающими требуемые клапанные зазоры. Если такая система не предусмотрена, зазор регулируют при техническом обслуживании (ТО).

Четырехтактные двигатели конструктивно сложнее двухтактных, поскольку имеют дополнительно ГРМ и систему смазки. Тем не менее, начиная с 70-х годов ХХ века, они имеют преимущественное распространение на мотоциклах из-за более «чистого» сгорания и лучшей экономичности. В настоящее время в развитых странах мотоциклы с двухтактными двигателями имеют ограниченное применение — это старые модели, спортивные мотоциклы и мопеды; в обозримом будущем, в частности в Европе, ожидается полное прекращение производства этих двигателей из-за крайне отрицательного воздействия на окружающую среду.

Цилиндров мотоциклетных двигателей чаще всего бывает 1, 2 и 4, хотя встречаются 3-, 6- и даже 10-цилиндровые. Они имеют разнообразные компоновки: рядные (продольные и поперечные), V- и L-образные, горизонтальные оппозитные. Рабочий объем двигателей серийных мотоциклов обычно не превышает 1500 см3, мощность 150-180 л.с.

Расположение цилиндров двигателей современных мотоциклов

Cистемы смазки и охлаждения двигателя

Смазка деталей ДВС нужна для уменьшения трения между ними и отвода тепла. Она осуществляется моторными маслами, которые обладают стойкостью к воздействию высоких температур в сочетании с малой вязкостью при низких температурах (для уверенного пуска двигателя). Кроме того, моторные масла не должны при сгорании образовывать нагар, не должны быть агрессивными по отношению к резиновым уплотнениям и деталям из пластмасс. Для смазки применяются минеральные масла (получаемые из нефти путем перегонки), полусинтетические и синтетические. Полусинтетические масла представляют смесь высококачественных нефтяных и синтетических базовых компонентов. У синтетических масел нефтяная основа отсутствует, за счет эффективных антифрикционных присадок повышается (по сравнению с минеральными маслами) срок службы двигателя, облегчается его пуск при низких температурах. Несмотря на более высокую цену, полусинтетические и синтетические масла находят все более широкое применение. Производятся специальные моторные масла, причем они различаются для двигателей, отличающихся по тактности (двух- и четырехтактных) и по степени форсировки. Для российских мотоциклов с четырехтактными двигателями применяют автомобильные масла различной вязкости, с двухтактными — МГД-14, или зарубежные аналоги.

В четырехтактных двигателях применяются три способа подачи масла к трущимся поверхностям: под давлением, разбрызгиванием и самотеком. Большинство пар трения смазывается под давлением, создаваемым масляным насосом. Другие пары трения смазываются масляным туманом, который образуется при разбрызгивании капель масла движущимися деталями кривошипно-шатунного механизма. И, наконец, третья группа деталей смазывается маслом, стекающим по особым каналам и желобам. Картер (поддон картера) обычно является масляным резервуаром (так называемый «мокрый» картер — рис. а).

Системы смазки четырехтактного двигателя

Некоторые зарубежные мотоциклы имеют систему с «сухим» картером (рис. б), из которого масло сначала откачивается одной из секций насоса в отдельный масляный бак, а другой секцией под давлением подается к поверхностям трения. Бак может располагаться в разных местах: возле двигателя, у заднего колеса или в передней части рамы.

Уровень масла во всех системах смазки контролируют при помощи щупа (с метками минимального и максимального уровня) или через специальное контрольное отверстие. Работа двигателя с пониженным уровнем масла недопустима.

Система смазки содержит масляный насос, масляный фильтр, клапаны (обратный и предохранительный) и магистрали в виде каналов (трубок, сверлений в деталях).

Масляные насосы четырехтактных ДВС бывают плунжерного и шестеренного типов.

Типы масляных насосов

а — плунжерный;
б — шестеренный с наружным зацеплением шестерен;
в — с внутренним зацеплением шестерен

Шестеренный насос , получивший наибольшее распространение, состоит из корпуса, в котором расположены одна или две пары шестерен с наружным или внутренним зацеплением; шестерни приводятся во вращение от коленчатого или распределительного вала двигателя. Масло поступает во входную полость корпуса, захватывается зубьями шестерен и нагнетается к выпускной полости. Из фильтров наиболее распространены сменные бумажные.

В двухтактных двигателях смазка трущихся пар осуществляется маслом, находящимся в виде мелких капель в парах топлива. Масло смешивают с бензином либо предварительно в баке (в пропорции 1:25-1:50), либо непосредственно во впускном патрубке, куда оно в необходимом количестве подается специальным насосом-дозатором. Последнюю систему подачи масла называют«системой раздельной смазки» , она имеет преимущественное распространение на зарубежных двухтактных двигателях. В таких системах подача масла на малых нагрузках доводится до соотношения 1:200, что снижает дымность выхлопа, уменьшает общий расход масла и образование нагара в камере сгорания.

Двухтактный двигатель с системой раздельной смазки

1 — масляный бак;
2 — карбюратор;
3 — разделитель троса «газа»;
4 — ручка «газа»;
5 — трос управления подачей масла;
6 — плунжерный насос-дозатор;
7 — шланг, подводящий масло во впускной патрубок

В системах с раздельной смазкой применяют насосы плунжерного типа , приводимые в действие от коленчатого вала или моторной передачи. Масло хранится в специальном баке и поступает к насосу самотеком. Конструкция предусматривает сигнализатор низкого уровня масла в баке. Количество подаваемого во впускной патрубок масла зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя; в некоторых конструкциях имеется еще одна регулировка его производительности — от положения ручки «газа», для чего насос соединен с ней отдельным тросом.

Система охлаждения

При сгорании топлива в цилиндре ДВС выделяется тепло, часть которого (около 35 %) идет на полезную работу, остальное рассеивается в окружающую среду. Если рассеивание тепла недостаточно эффективно, детали цилиндро-поршневой группы перегреваются, и из-за их чрезмерного расширения, а также нарушения условий смазки, может произойти заклинивание и повреждение деталей. Чтобы не допустить перегрева, все мотоциклетные двигатели вне зависимости от тактности имеют систему охлаждения — воздушную или жидкостную.

Системы охлаждения мотоциклетных ДВС

- Знаю, что бывают двухтактные и четырехтактные двигатели, но плохо представляю разницу между ними. А еще говорят - "двигатель внутреннего сгорания". Это то же самое или что-то совсем другое?

Чтобы наши дальнейшие рассуждения были более понятны, давайте вначале договоримся о терминологии, хотя бы об основных понятиях.
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) - механическое устройство, в котором химическая энергия сгорающего топлива превращается в тепловую, а затем - в механическую. Сгорание топлива происходит непосредственно внутри двигателя, в так называемой камере сгорания, образованной цилиндром и его головкой.

Рабочим циклом называется совокупность рабочих процессов, последовательно происходящих в цилиндре. Таких процессов пять: впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск.
Поршень - деталь двигателя, воспринимающая давление газов, образовавшихся при сгорании топлива, и передающая это давление через поршневой палец и шатун на коленчатый вал.
Цилиндр - деталь, внутри которой перемещается поршень. Внутренняя поверхность цилиндра является для поршня направляющей, наружная служит для отвода тепла.
Верхняя мертвая точка (ВМТ) - крайнее верхнее положение поршня.
Нижняя мертвая точка (НМТ) - крайнее нижнее положение поршня.
Такт (или ход) - перемещение поршня из одного крайнего положения в другое. За один такт коленчатый вал поворачивается на 180° (на пол-оборота).
Рабочий объем цилиндра - объем, освобождаемый поршнем при его движении от ВМТ к НМТ. Рабочий объем измеряется в кубических сантиметрах. Для одноцилиндрового двигателя рабочий объем одного цилиндра является и рабочим объемом двигателя. Для многоцилиндровых двигателей рабочий объем определяется как сумма рабочих объемов цилиндров. (Иногда рабочий объем называют литражом). В формулах рабочий объем обозначается Vh;
Объем камеры сгорания - это объем над поршнем при его нахождении в ВМТ. Он обозначается Vc.
Полным объемом цилиндра называется сумма рабочего объема Vh и объема камеры сгорания Vc.
Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси в цилиндре при перемещении поршня из НМТ в ВМТ.
Степень сжатия (E) - отношение полного объема цилиндра Va к объему камеры сгорания Vc
Двухтактный двигатель - двигатель внутреннего сгорания, в котором полный рабочий цикл происходит за два такта или, что одно и то же, за один оборот коленчатого вала.
Четырехтактный двигатель - то же самое, но полный рабочий цикл происходит за четыре такта, то есть за два полных оборота коленчатого вала.
Понятно, что это далеко не все термины, с которыми бы будем сталкиваться в дальнейшем. И потому по мере надобности мы будем объяснять все новые и новые понятия. Пока же этого достаточно, чтобы перейти к главному: рассмотреть рабочие процессы и разобраться в устройстве двигателя.

Рабочий цикл

Его рассмотрение мы начнем с четырехтактного двигателя - так легче понять процессы.
Первый ход поршня вниз используется для впуска в цилиндр горючей смеси, состоящей из паров топлива и воздуха, связанных определенной пропорцией. Горючая смесь поступает через открытый впускной клапан. Это такт впуска.
Когда поршень достигает НМТ, впускной клапан закроется и поршень, двигаясь в обратном направлении, начнет сжимать смесь, совершая такт сжатия. При сжатии смесь нагревается и активно перемешивается.

Около ВМТ смесь поджигается и сгорает. При этом объем газов многократно увеличивается, возрастает давление в камере сгорания. Поршень под действием этого давления начинает двигаться вниз, происходит такт расширения - единственный полезный рабочий ход.
Когда поршень находится у НМТ, открывается выпускной клапан, и отработавшие газы начинают выходить в атмосферу. Двигающийся к ВМТ поршень активно их вытесняет - происходит такт выпуска.
Затем весь цикл повторяется.
В рассмотренном нами рабочем цикле мы для простоты восприятия считали, что впускной клапан открывается при положении поршня в ВМТ, а выпускной открывается, когда поршень находится в НМТ. На самом деле в реальном двигателе все гораздо сложнее.

Судите сами - ведь клапан не может открыться мгновенно. Для его полного открытия необходимо какое-то время, как и для закрытия.
Поэтому открываться впускной клапан начинает еще до прихода поршня в ВМТ - это называется опережением впуска. Соответственно и закрывается он после прихода поршня в НМТ (запаздывание впуска).
То же самое происходит с выпускным клапаном: он открывается до прихода поршня в НМТ (опережение выпуска) и закрывается после ВМТ (запаздывание выпуска).
Периоды открытия клапанов - они обычно измеряются в градусах поворота коленчатого вала - называются фазами газораспределения. Пользуясь теперь этим термином, можно сказать, что открытие клапанов, с опережением и. закрытие с запаздыванием увеличивает длительность фаз (расширяет фазы). В результате улучшаются наполнение цилиндра горючей смесью и очистка его от отработавших газов, повышается мощность двигателя.
Для наглядности фазы принято изображать в виде круговой диаграммы (рис. 22). Глядя на нее, Даже неподготовленный зритель увидит, что существуют периоды, когда одновременно открыты оба клапана. Эти периоды принято называть перекрытием клапанов. В это время происходят сразу два процесса: заряд цилиндра свежей смесью и очистка его от отработавших газов. С одной стороны, это плохо: часть свежего заряда буквально "вылетает в трубу". С другой стороны, при этом улучшается качество свежего заряда и, значит, горение, стало быть, повышается мощность двигателя.

1-впуск; 2 - сжатие; 3 - рабочий ход; 4 - выпуск; 5 - опережение впуска; 6 - перекрытие клапанов; 7 - запаздывание выпуска; 8 - опережение выпуска; 9 - запаздывание впуска.

Из тех же соображений повышения мощности рабочую смесь в камере сгорания и поджигать, очевидно, следует не в момент прихода поршня,в ВМТ, а гораздо раньше (ведь горение - процесс, то же требующий времени). Причем не просто "раньше", а с таким расчетом, чтобы начало рабочего хода совпало с пиком давления над поршнем. Этот момент опережения зажигания для каждого двигателя строго индивидуален. От его величины зависят легкость пуска, развиваемая мощность и топливная экономичность двигателя.

- В четырехтактном двигателе все просто: открываются и закрываются клапаны, происходит впуск и выпуск смеси и газов. Но в двухтактном моторе клапанов нет, а он тоже работает. Как же так?
Верно, главное отличие двухтактного двигателя как раз в том и состоит, что у него нет клапанов. Но процесс газораспределения здесь протекает по тем же законам. Только "заведует" всем этим... поршень. Другое отличие состоит в том, что рабочий процесс про
исходит не только над поршнем, как в четырехтактном моторе, но и под поршнем, в так называемой кривошипной камере, которая в
связи с этим делается герметичной. А третье отличие - в устройстве цилиндра и головки.

Если у четырехтактника цилиндр очень простой, а головка сложная (в ней, как правило, размещаются клапаны), то у двухтактного мотора наоборот: в стенках цилиндра имеются окна и каналы сложной конфигурации, а головка простая.
Чем вызваны эти различия, мы поймем, когда рассмотрим, как протекает рабочий процесс в двухтактном.
Итак, поршень движется вверх. Как только его верхняя кромка перекроет левый продувочный канал, соединяющий цилиндр с кривошипной камерой, в картере под поршнем начинает образовываться разрежение. Пока правый выпускной канал еще открыт, в цилиндре над поршнем идет выпуск и продувка. Но как только верхняя кромка поршня перекроет и этот канал, начнется сжатие.
Продолжая двигаться вверх, поршень своей нижней кромкой откроет правый впускной канал, и в кривошипную камеру, в полость под поршнем, начнет поступать свежая горючая смесь из карбюратора. Начнется впуск.
В момент, когда поршень приблизится к ВМТ на расстояние, соответствующее опережение зажигания (вы уже знаете об этом), искровой разряд подожжет сжатую в камере сгорания смесь. Образовавшиеся при этом горячие газы, стремясь расшириться, заставят поршень, по инерции прошедший ВМТ, устремиться вниз. Произойдет рабочий ход.

1 - впуск в картер; 2 - сжатие в картере; 3 - продувка; 4 - выпуск; 5 - сжатие в цилиндре; 6 - рабочий ход.

Когда нижняя кромка поршня перекроет впускное окно, в кривошипной камере начнется сжатие (его называют предварительным). Давление под поршнем повысится до 1,25-1,5 кг/см 2 .
Когда верхняя кромка головки поршня, все еще идущего вниз, откроет выпускное окно, отработавшие газы, сохранившие достаточное давление, устремятся в выпускную систему. Начнется выпуск.
К тому моменту когда давление над поршнем станет почти равным атмосферному, головка поршня откроет и левое продувочное окно. Предварительно сжатая в кривошипной камере горючая смесь через продувочный канал направится в цилиндр и заполнит его, вытесняя отработавшие газы и частично смешиваясь с ними. При этом часть свежего заряда, понятно, вылетит в выпускное окно. (Это называется "прямой выброс"). Произойдет продувка.
Она закончится, когда прошедший НМТ поршень начнет двигаться вверх и перекроет продувочное окно. Выпуск же будет продолжаться до тех пор, пока и выпускное окно не будет перекрыто.
Если попытаться построить уже знакомую нам диаграмму фаз газораспределения, то придется показывать одновременно два процесса: один, происходящий над поршнем, в цилиндре, и другой, протекающий под ним, в кривошипной камере. В результате получится две диаграммы, два кольца. Внутреннее обычно изображает процессы в картере, наружное - в цилиндре.

Диаграммы, естественно, имеют абсолютно симметричные фазы газораспределения.
- Если в двухтактном двигателе рабочий ход происходит в два раза чаще, чем в четырехтактном, то и мощность при том же рабочем объеме должна быть в два раза больше? Или я чего-то не Понимаю?
Ну, конечно же, все должно быть именно так. Теоретически. А на практике выходит по-другому.
Несмотря на все ухищрения конструкторов, цилиндры двухтактных моторов все же плохо очищаются от отработавших газов. Как следствие, в них меньше попадает свежей смеси - значит, и процесс горения идет хуже.
К тому же часть свежей смеси успевает выскочить в выпускное окно, вовсе не поработав (помните "прямой выброс"?). А одно только это обстоятельство увеличивает расход топлива на 20-30%. А есть еще "обратный выброс", в карбюратор! На мотоциклах 50-60-х годов, имевших простые сетчатые воздушные фильтры, потери от обратного выброса составляли тоже ощутимую величину - до 25%...
Словом, не получается двойного выигрыша в мощности, сколько ни старайся. Да еще и по токсичности "двухтактник" явно "грязнее" своего четырехтактного соперника.
Тут бы мог прозвучать следующий вопрос: "А зачем же тогда..?" Его в моей почте нет, но он подразумевается с тех самых пор, как шотландский инженер Дугалд Клерк в 1877 году создал двухтактный двигатель такой противоречивый, имеющий множество пороков - и вот уже больше века не сдающийся. А потому ответим.
Затем, что двухтактник гораздо проще по устройству. Проще в изготовлении. Надежнее. Проще в эксплуатации. И дешевле. Согласитесь - не так уж мало. А если еще принять во внимание, что двухтактные двигатели тоже непрерывно совершенствуются (по последним сведениям, австралийской кампанией "Orbital" разработан новый принцип продувки двухтактного двигателя, который выводит этот мотор по топливной экономичности и мощности на один уровень с лучшими четырехтактными образцами), то спор между разными моторами, длящийся уже не одно десятилетие, может никогда не закончиться.

Цилиндропоршневая группа и кривошипно-шатунный механизм

Если у кого-то от этого длинного и чуть-чуть заумного названия побежали мурашки по коже, то это зря. На самом деле в "группу" входят только цилиндр и поршень, а "механизм" объединяет лишь два узла: шатун и коленчатый вал.
Цилиндр - одна из главных деталей двигателя. Внутренняя поверхность цилиндра служит направляющей для поршня, а через наружную отводится тепло. Цилиндр четырехтактного двигателя - самый простой. Обычно он изготавливается из специального чугуна. Внутренняя поверхность, "зеркало", обработана до высокой точности и чистоты. Причем с помощью особой технологии на эту поверхность наносится сетка микроканавок, удерживающих смазку и продляющих срок службы цилиндра.
Если двигатель охлаждается набегающим встречным потоком воздуха, то наружная поверхность цилиндра снабжается развитыми ребрами, улучшающими отвод тепла. Если охлаждение жидкостное - вокруг цилиндра устраивается "рубашка", в которой циркулирует жидкость.
В нижней части цилиндра имеется фланец для крепления к картеру двигателя; в верхней - шпильки для крепления головки.
Это, конечно, лишь общая примитивная схема. На самом деде конструкций великое множество. Что ни мотоцикл, то иная конструкция цилиндра.
Например, чугун, хорошо работающий на истирание и сулящий долговечность, для современного двигателя не годится - слишком тяжелыми были бы цилиндры. И потому инженеры придумали "слоеный" вариант: из чугуна делается только внутренняя тонкостенная гильза, а наружная рубашка - из алюминия. И получилось очень здорово. Ведь алюминий обладает прекрасной теплопроводностью. А как раз это и требуется от рубашки.
Цилиндр двухтактного двигателя гораздо сложнее. В нем, как вы помните, на разной высоте имеются каналы: впускной, выпускной и продувочный. Причем продувочных каналов может быть несколько.
Так как из соображений снижения веса цилиндры двухтактных двигателей тоже сплошь и рядом делают слоеными, то окна в гильзе должны очень точно совпадать с окнами в рубашке: если такого совпадения не будет, резко ухудшится протекание рабочих процессов, мотоцикл потеряет мощность и экономичность. Поэтому спортсмены, использующие двухтактные двигатели, нередко вручную заполировывают каналы и придают входным и выходным кромкам специальную форму, которая обеспечивает наилучшее перетекание горючей смеси.
Продувке двухтактных двигателей во все времена уделялось самое серьезное внимание. Выход каналов в цилиндр строился под строго определенным углом, ширина и высота окон тщательно просчитывались. Иногда для лучшего завихрения топливовоздушной смеси на головке поршня даже устраивался специальный гребешок-отражатель, дефлектор. И типы продувок получали специальные названия: поперечная, возвратно-петлевая, трехканальная, крестообразная и т.д. Не будем на этом останавливаться. Для Вас, начинающих мотоциклистов, сказанного вполне достаточно, чтобы уяснить, как важна продувка для двухтактного двигателя. А те, кто захочет в этом разобраться поглубже, найдут другие книги.

- Читал, что бывают двухцилиндровые двигатели объемом всего 125 см. куб. а бывают и одноцилиндровые с "горшком" в 600 "кубиков". Почему так?
С самого своего рождения и многие, многие годы мотоциклетный двигатель был преимущественно одноцилиндровым. Разве что в классе 750 см 3 и выше конструкторы снабжали его парой цилиндров. Да и то отчасти поневоле: приходилось считаться с тем, что не каждый водитель физически в состоянии преодолеть сопротивление смеси, сжимаемой в таком объеме, и провернуть коленчатый вал при пуске.
Одноцилиндровые моторы, как двухтактные, так и четырехтактные, по сей день строятся во всех странах мира и устанавливаются на мотоциклы в тех случаях, когда заведомо главными качествами выступают простота устройства, надежность и дешевизна.
В основном это моторы малых кубатур, рабочим объемом до 100-125 см 3 .
Однако в последние годы за рубежом появилось целое поколение одноцилиндровых 600-кубовых мотоциклов, таких как Yamaha SRZ 660, Suzuki LS 650P, KTM 620 EGS, Honda XR 650L и им подобных. Чем это вызвано? Чтобы разобраться, начнем "от печки".
Известно, что одноцилиндровый двигатель имеет множество врожденных пороков. Главные из них - неуравновешенность, неравномерность крутящего момента, склонность к вибрациям на больших оборотах, напряженность теплового режима. Прежде, при сравнительной тихоходности моторов, эти недостатки не так бросались в глаза и с ними можно было мириться. С ростом мощностей ситуация стала обостряться. И со временем явно наметилась склонность к росту числа цилиндров. Как правило, двигатели от 250 см3 и выше уже сейчас имеют два и больше цилиндров. Это дробление рабочего объема позволило заметно поднять литровую мощность за счет увеличения числа оборотов и степени сжатия.
Подсчитано, однако, что уменьшать объем одного цилиндра и увеличивать их число можно до определенного предела. Таким пределом по объему считаются 62 см 3 и по числу - восемь. В качестве примера можно назвать некогда знаменитый четырехтактный четырехцилиндровый 350-кубовый двигатель гоночного мотоцикла "Восток" (С-364) или четырехтактный восьмицилиндровый(!) 500-кубовый двигатель итальянского гоночного мотоцикла "Guzzi". Дальнейшее увеличение числа цилиндров сталкивается с почти непреодолимыми трудностями компоновки и может быть оправдано только в случае единичного или штучного, в крайнем случае, исполнения. Для серийных же мотоциклов строятся двух-, трех- и четырехцилиндровые моторы.
Не надо обладать богатым воображением, чтобы понять, что сделать одноцилиндровый 350-кубовый двигатель гораздо проще и дешевле, чем того же объема четырехцилиндровый.
Но не только простотой и надежностью объясняется появление на Западе настоящей волны "больших горшков".
Дело в том, что одноцилиндровый двигатель большого объема для сглаживания пульсаций снабжается массивным маховиком, который обеспечивает великолепную равномерность крутящего момента при очень низких оборотах. Долгое время это хорошее качество напрочь уничтожалось чудовищными вибрациями, присущими такому мотору. Но после того как с этой неприятностью научились бороться с помощью особых уравновешивающих валов, ничто уже не могло помешать широкому распространению одноцилиндровых двигателей больших кубатур.
А тут еще выяснилось, что для "прошивания" городских пробок нет лучшего средства, чем специальный мотоцикл: узкий, легкий в управлении, мощный, способный динамично разгоняться, а в случае надобности - и тащиться в потоке со скоростью пешехода. Такие мотоциклы получили название городских "эндуро", и для них идеально подошли одноцилиндровые 600-кубовые двигатели: узкие, мощные, обладающие нужными характеристиками.
Вообще о цилиндрах можно говорить очень долго - ведь их количество и расположение всегда указывается как одна их первых и наиболее важных характеристик мотоцикла.
Но мы вынуждены двигаться дальше: наша дорога длинна, а мы еще только в самом ее начале!
Головка цилиндра у большинства современных двухтактных двигателей отлита из алюминиевого сплава. Наружная ее поверхность в случае естественного охлаждения сильно оребрена. Внутри располагается камера сжатия, или, как ее чаще называют, камера сгорания.

В головке имеется несколько сквозных отверстий для крепления ее к цилиндру и одно резьбовое, выходящее в камеру сгорания - для свечи зажигания. Прежде на многих двухтактных двигателях в головке делали еще одно резьбовое отверстие для клапана-декомпрессора. Сейчас его ставят все реже.
У верхнеклапанных четырехтактных двигателей головка гораздо сложнее: в ней сделаны гнезда, направляющие и каналы клапанов.
Зачастую тут же располагается распределительный вал с коромыслами: головка имеет патрубки для крепления карбюратора и выпускной системы.
Форма камеры сгорания бывает разной. Но она отнюдь не произвольна, поскольку сильно влияет на качество сгорания. Прежде часто применялись такие формы, как полу-сферическая и "жокейный козырек".
Сейчас широкое распространение получила камера, как бы состоящая из двух сфер - в ней обеспечивается наиболее эффективное сгорание смеси.
- Меня всегда удивляло, что в характеристиках двигателя указывается число и расположение цилиндров - и ни слова о поршнях. Это дискриминация. Поршень - самая главная деталь...
Это чистая правда. Цилиндр пассивен. Поршень же воспринимает давление горячих газов сгорающей смеси и через поршневой палец и шатун передает его на коленчатый вал. Двигаясь возвратно-поступательно в цилиндре, он с частотой до 100 раз в секунду разгоняется до максимальной скорости и тормозит до нуля, испытывая огромные инерционные нагрузки. Действительно, это одна из самых нагруженных деталей двигателя.
Рассмотрим строение поршня (рис. 26).

Поршень двухтактного двигателя: 1 - днище; 2- канавки для поршневых колец; 3 - юбка поршня; 4 - бобышка; 5 - вырезы в юбке; 6 - окно нечетного продувочного канала

В нем различают головку с днищем 1 и юбку 3. В юбке (она играет роль направляющей) имеются специальные приливы - бобышки с отверстиями, в которых располагается поршневой палец.
На боковой поверхности головки, в ее верхней части, проточены канавки 2. В них устанавливаются поршневые кольца.
Поршень непосредственно подвергается температурному воздействию со стороны горячих газов. Охлаждается же он плохо, только свежей смесью и через контакт с зеркалом цилиндра.
Поскольку поршень отливается из алюминиевого сплава, то при нагревании он значительно расширяется. Чтобы его не заклинивало, поршень устанавливают в цилиндр с зазором. Причем зазор по высоте поршня различен: головка имеет наименьший диаметр, нижний пояс юбки - наибольший. Кроме того, юбка еще и овальна в поперечном сечении: она вытянута в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу. Учитывая столь сложную форму поршня, условились измерять его диаметр в одном месте: под нижним поршневым кольцом. По этому размеру и подбираются поршни к цилиндрам.
Поршни четырехтактных нижнеклапанных двигателей имеют плоское днище. У верхнеклапанных оно плоское, с выемками для предохранения клапанов.
Поршни двухтактных двигателей, как вы помните, не только сжимают рабочую смесь в камере сгорания, но и управляют впуском, выпуском и продувкой. В юбке такого поршня имеются специальные вырезы или окна, соответствующие по конфигурации окнам на зеркале цилиндра. А в канавках для поршневых колец устанавливаются стопорные штифты, которые не позволяют кольцам поворачиваться на поршне и тем предохраняют их стыки от попадания в окна и от поломки.
Поршневые кольца разрезные, их изготавливают из таких сортов чугуна или стали, которые обладают пружинящими свойствами. За счет этого кольца хорошо прилегают к зеркалу цилиндра, уплотняя зазор между ним и поршнем. Кольца по назначению бывают двух видов: уплотнительные (или компрессионные) и маслосъемные. Двухтактный двигатель маслосъемных колец не имеет. На поршне четырехтактного такое кольцо устанавливается ниже уплотнительных. При движении поршня оно снимает со стенок цилиндра излишнее масло и сбрасывает его в картер.
Больше трех колец на поршень не ставится: степень уплотнения увеличивается мало, а потери на трение заметно растут.
Стык поршневого кольца называется замком. Замки бывают прямые или косые (у четырехтактного двигателя). На поршне двухтактного двигателя кольцо в замке соответствует форме и расположению стопорного штифта.
Поршневой палец стальной, пустотелый, термически обработанный. В бобышках поршня он чаще всего устанавливается по так называемой плавающей посадке - то есть может свободно поворачиваться. Однако нередко используется и горячая посадка, когда палец зафиксирован в бобышках и поворачиваться может только во втулке. Осевое перемещение пальца ограничивают пружинные стопорные кольца, установленные в проточки бобышек.

Прежде чем перейти к другой детали, отвлечемся немного и поговорим о том, как связаны между собой диаметр цилиндра и ход поршня.
Это не только интересно, но имеет прямое отношение к дальнейшим рассуждениям.
Если сопоставить, к примеру, эти соотношения мотоциклов разных лет, то даже неспециалист заметит, что непрерывно идет процесс уменьшения хода поршня и увеличения его диаметра. Чем это вызвано?
В первую очередь, конечно же, тем, что мотоцикл при этом становится легче: наименьшая поверхность цилиндра достигается при отношении хода поршня к диаметру, равном 1. При уменьшении хода поршня существенно изменяется расстояние, которое он проходит, и, соответственно, средняя скорость, а это не только продляет срок жизни поршня, но и позволяет увеличить частоту вращения коленчатого вала. Небезынтересно отметить: величина средней скорости поршня уже много лет остается почти неизменной, так как за уменьшением хода тут же следует увеличение частоты вращения - благодаря этому растет мощность.

Для четырехтактных двигателей увеличение диаметра цилиндра выгодно еще и потому, что позволяет использовать более крупные клапаны или, что еще лучше, увеличить их число. А это уже влияет на наполнение и тоже поднимает мощность. Существует даже такой термин: "поршневая мощность". Она выражается соотношением, в котором фигурирует площадь поршня, и позволяет судить о степени форсированности двигателя. Увеличить эту площадь можно, увеличивая число цилиндров и уменьшая отношение хода поршня к диаметру. В современных двигателях это отношение близко к единице. А уменьшение его ниже 0,8 совершенно нецелесообразно.
Коленчатый вал и шатун образуют кривошипно-шатунный механизм. Его главное назначение - преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Простейший коленчатый вал одноцилиндрового двигателя состоит из коренных и шатунных шеек и щек. Шатунная шейка охватывается нижней головкой шатуна, на коренных вал вращается в подшипниках, установленных в картере. Коленчатые валы многоцилиндровых четырехтактных двигателей часто отливают целиком из высокопрочного чугуна, а затем шейки механически обрабатывают.
Как правило, валы неразборные. Даже в том случае, когда коренные шейки (полуоси) и шатунная шейка соединяются со щеками в горячем состоянии. Так, например, устроен коленчатый вал "Урала"

Отечественный двухцилиндровый двухтактный двигатель "ИЖ-Юпитер" - это, по существу, два одноцилиндровых мотора, "объединенные общим картером. Поэтому и коленчатый вал - это два самостоятельных вала, соединенные выносным маховиком. Входящие в маховик коренные шейки фиксируются шпонками, а разрезной маховик стягивается мощным болтом.
Маховик - массивный диск, обычно закрепляемый на конце коленчатого вала. Обладая значительной массой, а, следовательно, и инерцией, маховик при вращении коленчатого вала накапливает значительную энергию, которая расходуется во время вспомогательных тактов и сглаживает неравномерность крутящего момента.
Как правило, маховик четырехтактного двигателя располагается на заднем конце коленчатого вала, выходящем из картера, и является частью сцепления. На наружном ободе маховика обычно имеются метки, помогающие устанавливать опережение зажигания и контролировать число оборотов. Если двигатель имеет электрический запуск, то на обод маховика напрессовывается зубчатый венец, в зацепление с которым входит шестерня стартера.
Шатун шарнирно связывает поршень с коленчатым валом. В поперечном сечении шатун чаще всего имеет форму-двутавра. Самый предпочтительный материал - сталь. Конструктивно в шатуне различают верхнюю головку, тело и нижнюю головку. В верхней головке располагается подшипник поршневого пальца. Прежде в большинстве случаев это была бронзовая втулка. Сейчас все чаще - игольчатый подшипник: он более долговечен и надежен при высоких оборотах.
В нижней головке также установлен подшипник. Часто его внутренней обоймой является сама шейка коленчатого вала, а наружной - специальное термически обработанное кольцо, запрессованное в головку шатуна. Иногда нижняя головка бывает разъемной - тогда в нее устанавливаются вкладыши.
В отличие от роликового подшипника качения такой вариант называется подшипником скольжения. Так устроен, например, шатун мотоцикла "Днепр".

Картер

Как рама соединяет в одно целое все агрегаты и узлы мотоцикла, так картер соединяет воедино силовой агрегат. Через точки крепления на картере чаще всего этот агрегат соединяется и с рамой. Картер отливается из алюминиевого сплава. На его конструкции существенно отражается характер рабочего процесса двигателя.
Например, картер четырехтактного двигателя - это чаще всего единая отливка с полостью для коленчатого вала, фланцами крепления цилиндров, масляного насоса, фильтра, с резервуаром для масла и т.п. В его передней и задней стенках проточены отверстия для установки подшипников и сальников.
Картеры двухтактных мотоциклов отличаются тем, что являются общими для двигателя, сцепления и коробки передач (рис. 28). Для удобства разборки и сборки их обычно делают разъемными, состоящими из двух, трех, а то и больше частей. Причем плоскости разъема могут быть как вертикальными (что присуще российским мотоциклам), так и горизонтальными (что часто можно видеть на японских мотоциклах).

1 - левая крышка; 2 - пробка маслозаливного отверстия; 3 - прокладка; 4 - левая и правая половины картера; 5 - крышка коробки передач; 6 - правая крышка

В передней части картера двухтактного двигателя имеется кривошипная камера. Поскольку она участвует в газораспределительном процессе, то ее приходится герметизировать. Для этого в левой половине картера устанавливается резиновое уплотнение (сальник), препятствующее проникновению в кривошипную камеру масла из полости моторной передачи, а в правой половине - сальник, не позволяющий атмосферному воздуху проникнуть в кривошипную камеру, когда в ней создается разрежение.
Рядом с кривошипной камерой располагаются полости, в которых размещаются валы и шестерни коробки передач, моторная передача и сцепление. Половинки картера соединяются винтами. Уплотнение между половинками обеспечивается за счет чистоты обработки поверхностей и нанесения клея либо герметика.
Дополнительные крышки, закрывающие моторную и главную передачи, обычно уплотняются тонкими картонными или паронитовыми прокладками.

Механизм газораспределения

- В двухтактном двигателе хозяин - поршень, он управляет всем процессом. А как открываются и закрываются клапаны в четырехтактном двигателе?
Ну, в двухтактном двигателе тоже все далеко не так просто, как может показаться на первый взгляд.
Когда мы говорили о диаграмме и фазах газораспределения, мы назвали их симметричными. Это красиво звучит и выглядит, но такие фазы вовсе не идеальны. Происходящие одновременно впуск свежей смеси и выпуск отработавших газов ухудшают экономичность и уменьшают мощность двигателя. А потому заманчиво как-то разделить эти процессы, чтобы лучше очистить цилиндры от газов и увеличить их наполнение свежей смесью. Это позволило бы увеличить литровую мощность, то есть мощность, отнесенную к одному литру рабочего объема.
Самые хитрые системы продувок если и давали какой-то результат, то весьма незначительный.
И тогда появилась новая идея: поставить на впуске золотник - нечто вроде клапана, что позволило бы увеличить продолжительность фазы впуска и исключить так называемый обратный выброс смеси в карбюратор. Это устройство еще называют лепестковым клапаном или обратным пластинчатым клапаном.

Первый клапан представлял собой просто упругую стальную пластинку, расположенную поперек потока свежей смеси. Он, во-первых, оказывал большое сопротивление этому потоку, во-вторых, довольно быстро ломался, не выдерживая бесконечных перегибов - пульсаций.
Однако "лиха беда - начало". Шло время, появлялись новые материалы, отрабатывались технологии. И вот уже клапаны на впуске стали серийно устанавливаться на многие мотоциклетные двигатели, в том числе отечественные. И это позволяет экономить до 15% топлива при одновременном улучшении динамических показателей мотоцикла.
Воодушевленные успехом конструкторы обратили свои взоры на выпуск - ведь там тоже происходит безобразная утечка смеси. И тут же появились клапаны на выпуске; их назвали мощностными. Но о них мы поговорим чуть позже.
А пока вернемся к четырехтактному двигателю и его системе газораспределения.
Принято различать два типа механизмов: верхнеклапанный и нижнеклапанный .
В первом случае клапаны располагаются в головке цилиндров и приводятся в действие от распределительного вала, находящегося внизу, с помощью длинных толкателей, штанг и коромысел. Недостатки этой системы стали проявляться все отчетливее по мере роста числа оборотов двигателя. Ведь даже самые легкие толкатели обладают массой, значит, инерцией, и на каком-то этапе они стали запаздывать. Точнее говоря, перестали точно отслеживать профили кулачка распредвала. Нарушились фазы, и это стало приговором верхнеклапанному механизму.
При нижнеклапанном газораспределении клапаны располагаются в теле цилиндра, привод осуществляется коромыслами либо толкателями. Такая Схема оказалась гораздо более живучей, поскольку масса частей, движущихся возвратно-поступательно, невелика.
Но и ее погубили врожденные пороки: очень большая поверхность камеры сгорания провоцирует детонацию, да и быстроходность моторов с этой схемой не превышает 4500 об/мин, что на сегодня недопустимо мало.
Гораздо популярнее на современных мотоциклах схема с верхним расположением клапанов, но пока еще с нижним распредва-лом, получившая условное обозначение OHV по первым буквам английских слов Over head valve. В этом варианте двигатель может развивать до 7000 об/мин.
Когда же распределительный вал перенесли в головку и он стал непосредственно через коромысла воздействовать на клапаны (схема называется OHC), мотор получил способность "раскручиваться" до 9000 об/мин. Этот вариант был очень популярен в 70-е годы.
Наконец, для очень быстроходных моторов придумали вариант с двумя распредваламй в головке - он называется DOHC (D - это double, то есть дубль). Тут уж вовсе отсутствуют возвратно-поступательно движущиеся толкатели или штанги - а потому моторы могут развивать до 11-12 тысяч об./ мин.
Впрочем, пружина, как выяснилось, тоже обладает "временем срабатывания". И при каких-то, пусть даже очень высоких частотах вращения распредвала она не успевает разжиматься. Для таких особо сложных случаев придуман так называемый десмодромный механизм, в котором клапаны и закрываются, и открываются под действием кулачков, пружин в нем нет вообще (рис. 30). Эту схему придумали конструкторы итальянской фирмы Ducati. И она себя оправдала её гоночный двигатель объемом 125 см3 развивал 16 тыс. об/мин и был при этом очень надежным. Недостаток у этой конструкции один: она дорого обходится в производстве и сложна в эксплуатации. Однако это не мешает итальянцам использовать ее даже на дорожных мотоциклах.

Самая распространенная на сегодня схема газораспределения - DOHC. По ней работает большинство современных четырехтактных моторов. Причем все чаще вместо двух клапанов на цилиндр применяют 4, 5, а иногда уже и 6 клапанов. Благодаря этому общее проходное сечение для впуска и выпуска становится больше, улучшаются очистка и наполнение цилиндров. Клапаны меньшего диаметра лучше охлаждаются, их масса меньше, значит, можно еще хоть на немного поднять обороты двигателя. К сожалению, и это усложнение конструкции заметно повышает стоимость мотоцикла и потому не применяется в тех случаях, когда на первом месте стоят дешевизна и простота.

- В автомобильных двигателях привод распредвала осуществляется цепью или ремнем. А как это делается в мотоциклетных моторах?
Тип привода распредвала зависит в первую очередь от того, где располагается распредвал. Если он находится внизу, в картере, то все очень просто: достаточно обычной шестеренной передачи. Она обеспечивает точность фаз газораспределения и очень надежна.
Если же вал находится в головке цилиндров, то привод шестернями становится неудобным, очень громоздким. И ему на смену приходит втулочно-роликовая цепь. Ее преимущества очевидны: она легче, компактнее и дешевле. Но столь же очевидны и недостатки. Цепь изнашивается и вытягивается, заметно нарушая фазы; цепь "шумит" и требует постоянного наблюдения и ухода.
А потому, как и на автомобильных моторах, на мотоциклах все чаще вместо цепи применяется зубчатый ремень. Он, конечно, тоже со временем изнашивается. Но цена ремня невелика, и заменить его в назначенный срок - дело совсем не трудное.
Таким образом, мы рассмотрели основные механизмы двигателя и теперь переходим к рассмотрению его систем. Их пять: системы смазки, охлаждения, питания, выпуска и электрооборудования.

Система смазки

Трение - злейший враг любого механизма, в том числе и двигателя внутреннего сгорания. Когда трущиеся поверхности тщательно обработаны, трение меньше; при грубой обработке силы трения могут достигать таких величин, что детали будут нагреваться вплоть до спекания и оплавления.
Сущность и смысл процесса смазки заключается в том, что масло подается между трущимися поверхностями, образует масляный клин и разъединяет эти поверхности. Сухое трение заменяется
жидкостным, которое в сотни раз меньше. Кроме того, масло отводит тепло от деталей и уносит из зоны контакта продукты износа.
В четырехтактных двигателях традиционно применяется закрытая циркуляционная система смазки. При этом масло из картера забирается масляным насосом и под давлением подается к коренным подшипникам коленчатого вала, распределительному валу, толкателям, коромыслам и некоторым другим деталям, от которых потом сбрасывается снова в картер.
Под давлением, а частично за счет масляного тумана смазывается подшипник нижней головки шатуна.

Система смазки мотоцикла "Урал":

1 - масляный насос; 2 - масляный фильтр; 3 - редукционный клапан; 4 - канал подвода масла к левому цилиндру; 5 ~ каналы подвода масла в кожухи штанг и головки цилиндров; 6 - отверстия в бобышках поршня для смазывания пальцев

В некоторых случаях зеркало цилиндра, поршень и поршневой палец смазываются за счет разбрызгивания масла - тогда система называется комбинированной.
В описаниях зарубежных четырехтактных мотоциклов нередко встречается термин "сухой картер". Это значит, что при таком исполнении масло хранится в отдельном масляном баке, а после того как отработает в узлах трения и будет сброшено в картер, с помощью насоса тут же снова через фильтр отправится в свою емкость.
Двухтактные двигатели изначально отдельной системы смазки не имели - это было их большим плюсом, снижавшим стоимость мотоцикла в целом. Масло в определенной пропорции подмешивалось к бензину и в таком виде подавалось в двигатель, смазывая по пути все трущиеся пары.
Соотношение бензина и масла в смеси зависело от конструкции двигателя и его состояния. Для отечественных моторов, как правило, на 10 л топлива нужно было добавить 400 мл масла, то есть соотношение было 25:1. В зарубежных двухтактных моторах, где нередко к подшипникам коленчатого вала масло подавалось отдельно, соотношение было 33:1, а порой и 50:1.
При всей своей простоте и привлекательности такой способ смазки таил в себе множество недостатков.
Во-первых, масло и бензин имеют разную плотность и еще более разную способность испаряться. А потому, попадая в кривошипную камеру, масло сразу же оседает на ее стенках, стекает вниз, и значительная часть его не участвует в процессе смазки.
Во-вторых, при таком способе смазки важно, чтобы бензин и масло были тщательно перемешаны - а это не всегда удается сделать. И последствия в случае плохого перемешивания могут быть для двигателя самыми тяжелыми.
В третьих, масло в смеси подается к трущимся парам всегда в одной и той же пропорции, не зависящей от режима работы двигателя. Это приводит к заведомому перерасходу масла и, что гораздо хуже, к большому выделению вредных веществ с продуктами сгорания.
Кроме того, масло, попадающее вместе с бензином в камеру сгорания, оседает на самых нагретых частях двигателя и образует толстый слой нагара, состоящий из тяжелых невыгоревших смол. Этот слой ухудшает охлаждение деталей, в первую очередь головки цилиндра и днища поршня, и может привести к калильному зажиганию и даже прогоранию поршня. (Калильное зажигание - неблагоприятный процесс, при котором воспламенение смеси происходит не от искры, а от раскаленных частиц нагара или металла).
Нагар активно образуется и на электродах свечей зажигания, увеличивая электрическое сопротивление и ухудшая искрообразование вплоть до полного отказа свечи.
Согласитесь, недостатков оказалось так много, что они затмили все преимущества "старой доброй системы". И конструкторы активно занялись поисками способов улучшения системы смазки, ее оптимизации. Эти поиски привели к созданию так называемой раздельной системы смазки.
Впервые в отечественной практике она была серийно использована на мотоцикле ИЖ-"Планета-Спорт" в 1974 году. И автору довелось участвовать в ее испытаниях.
Потом, когда "ПС" сняли с производства, был довольно длинный период забвения. И только с 1994 года раздельная смазка, пережив модернизацию, избавившись от детских болезней, снова вернулась на серийные ИЖи и другие мотоциклы.
Система обеспечивает строго дозированную смазку деталей цилиндро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма. Она состоит из отдельной масляной емкости, размещенной в левой крышке картера, но изолированной от полости сцепления; разме-щенного там же винтового масляного насоса, маслопроводов, распылителя и троса управления, соединенного с ручкой "газа". Главная часть системы - насос. Он состоит из собственно винтового насоса, поршневого клапанадатчика, дозатора и диафрагменного обратного клапана.
Масло через канал попадает в корпус насоса, захватывается его винтом и подается под крышку насоса и далее к клапану-датчику. Под давлением масла поршень, преодолевая усилие пружины, отходит от седла (при этом он размыкает электрический контакт и на щитке приборов гаснет лампа, показывая, что в системе смазки есть давление) и освобождает маслу проход к дозатору.
Не будем останавливаться подробно на конструкции дозатора. Скажем лишь, что это устройство связано тросом с ручкой "газа" и в зависимости от положения ручки (а значит, и от режима работы двигателя) уменьшает или увеличивает подачу масла.
Упомянутый нами диафрагменный клапан не позволяет маслу из магистрали стекать обратно в масляную емкость при неработающем двигателе, служит для регулирования минимальной подачи масла на режиме холостого хода двигателя.
Опять-таки опуская длинные и подробные описания процессов, которые вряд ли уместны в нашей книжке" скажем, что при использовании системы раздельной смазки обеспечивается соотношение масло/бензин от 1:100 на режиме холостого хода до 1:25 на режиме номинальной емкости. А средние эксплуатационные соотношения составляют от 1:33 до 1:67. И это не предел: конструкторы утверждают, что при использовании специальных масел для двухтактных двигателей и некоторой доработке насоса расход масла может быть уменьшен еще раза в два!
Понятно, что одно применение раздельной смазки еще не решает всех проблем двухтактного двигателя. Но также понятно, что это очень сильный ход. А потому в 90-е годы для зарубежных мотоциклов с двухтактными двигателями раздельная смазка стала почти обязательным элементом конструкции.

К ходовой, или, как ее иногда называют, экипажной, части мотоцикла относятся рама, подвеска, колеса, тормоза и органы управления.

Начнем с узла, на котором крепятся все агрегаты и детали, — рамы. Она является как бы скелетом, остовом, и от того, насколько он прочен и долговечен, как хорошо противостоит невзгодам эксплуатации, в значительной мере зависит

срок службы мотоцикла в целом. Все это, конечно, знает и учитывает конструктор при выборе рамы.

Именно «при выборе», а не «при расчете». И вот почему. Нагрузки, приходящиеся на раму, довольно легко можно подразделить на две разновидности. Первая зависит от веса водителя и пассажира, двигателя и других агрегатов, от усилий, возникающих при разгоне и торможении или обусловленных боковым прицепом. Она сравнительно легко определяется и поддается учету. А вот

вторая, зависящая от динамических усилий, возникающих при переезде препятствий, изменяется в столь широких пределах и настолько неопределенна, что учесть ее почти невозможно.

В итоге до настоящего времени нет строгой системы аналитического (по формулам) расчета рам. Для каждого отдельного случая раму выбирают эмпирическим путем и подвергают многочисленным — сначала стендовым, а затем ходовым — испытаниям, по результатам которых судят о ее работоспособности.

Принято различать одинарные и двойные, закрытые и открытые рамы.

Самый распространенный тип — одинарная закрытая рама (рис. 1). У нее верхний стержень и подкос, идущий от головки вниз к двигателю, сделаны каждый из одной трубы, и вся передняя часть представляет собой замкнутый многоугольник. Именно такие рамы имеют все ИЖи, «восходы», мотоциклы минского завода.

Рис. 2. Двойная (дуплексная) рама. Пример применения — наши тяжелые мотоциклы.

Если у рамы оба названных стержня или хотя бы только один подкос сделаны из двух труб, несколько расходящихся по мере удаления от головки (рис. 2), ее называют двойной (дуплексной). Такая конструкция отличается большей жесткостью и прочностью.

Встречаются рамы, контурный многоугольник которых не замкнут снизу, — они называются открытыми (рис. 3). В таком случае роль недостающего силового стержня выполняет картер двигателя, и его приходится делать более жестким. Интерес представляет разновидность этого варианта — так называемая хребтовая рама (рис. 4), у которой совсем нет переднего подкоса, зато необычайно развит верхний стержень. Силовой агрегат при этом подвешивается за заднюю часть картера, а иногда и за головку цилиндра. Рамы этого типа, иногда даже состоящие из двух штампованных половин, применяются преимущественно на мопедах и микромотоциклах.

Как мы уже говорили, рама воспринимает разнообразные нагрузки. Самые неприятные из них те, что передаются на нее через колеса во время движения. Чтобы уменьшить их, обеспечить плавность хода мотоцикла и его устойчивость, колеса соединяют с рамой не жестко, а через упругие элементы — подвеску. В качестве таких элементов используются обычно спиральные пружины (у мотоцикла) или рессоры и торсионные. валы (у бокового прицепа).

Но сами по себе пружины или рессоры еще не могут нас устроить: при любом толчке на неровности дороги мотоцикл в таком случае очень долго будет раскачиваться, пока колебания не затухнут. Поэтому в дополнение к упругим элементам вводятся гасители колебаний.

Прежде они состояли из фрикционных дисков, прижатых один к другому. Сила трения между дисками энергично противодействовала упругой силе пружин, и колебания быстро гасли. Сейчас фрикционные устройства повсеместно вытеснены более совершенными — гидравлическими, в которых используется сопротивление жидкости, продавливаемой через отверстия малого диаметра. Наконец, помимо упругих элементов и гасителей в подвеску входит направляющее устройство. Его назначение — обеспечить перемещение колеса строго в заданном направлении. Роль такого устройства играют подвижные и неподвижные трубы телескопических вилок, качающиеся (маятниковые) вилки.

Все сказанное относится к подвеске вообще, в широком значении этого слова. Конструктивно на мотоцикле она разделена на две независимые самостоятельные части — переднюю и заднюю подвески.

Наиболее распространенный тип передней подвески — телескопическая вилка (рис. 5), названная так из-за некоторого сходства с астрономическим инструментом (одна труба скользит внутри другой). Такая вилка довольно сложна по конструкции (в нее встроен пружинно-гидравлический амортизатор), но обеспечивает хорошую устойчивость и управляемость в разных дорожных условиях, а потому и применяется почти на всех мотоциклах.

Реже используются в передней подвеске рычажные вилки (рис. 6). При этом в зависимости от схемы работы различают вилки толкающего типа (ось качания рычагов расположена сзади оси колеса) и тянущего (ось качания рычагов впереди оси колеса). И те и другие могут быть длиннорычажными или короткорычажными. Если длина рычага близка по величине к радиусу колеса — вилку называют длиннорычаж-ной. Если рычаг много меньше радиуса — вилка короткорычажная. Например, на мотоцикле К-750 вилка толкающего типа, короткорычажная. А на мотороллере Т-200М — длиннорычажная, тянущего типа. Рычажные вилки во многом уступают телескопическим и потому применяются все реже.

Задняя подвеска практически на всех мотоциклах одинакова: рычажная, с отдельными пружинно-гидравлическими амортизаторами. (Кстати, обратите внимание: если в автомобильной терминологии амортизатор — это только гаситель колебаний, то в мотоциклетной — это конструктивный узел, объединяющий и упругий элемент — пружину — и гидравлический гаситель колебаний.)

Вилка шарнирно соединена с рамой. При наезде на препятствие центр колеса перемещается по дуге окружности. При этом ось качания всегда стараются

расположить как можно ближе к выходному валу коробки передач. Чем полнее удается решить эту задачу — тем на меньшую величину изменяется расстояние между осью колеса и выходным валом при срабатывании амортизатора. А значит — меньше меняется натяжение цепи задней передачи и мотоцикл движется плавнее.

Прежде широко применялась так называемая свечная подвеска, при которой центр колеса перемещался только по прямой. Теперь эта конструкция почти не встречается.

Следующий, очень важный элемент конструкции — колесо. Оно состоит из ступицы, обода, шины и спиц.

Размеры колес по диаметру обода колеблются от 10 до 20 дюймов, а по ширине профиля шины — от 2,3 до 4 дюймов. (Обозначение размеров в дюймах— дань истории. Шинная промышленность постепенно переходит на метрическую систему. 1 дюйм = 2,54 см.) Самые маленькие, 10—12-дюймовые применяются на мотороллерах. -Самые большие, 20-дюймовые сейчас встречаются крайне редко, и то лишь на специальных спортивных машинах. Дорожные мотоциклы, как правило, имеют колеса с ободами 16—19 дюймов. Каждый из этих размеров имеет достоинства и недостатки, сопоставляя которые можно сделать вывод о целесообразности того или иного решения.

Например, 19-дюймовые колеса хорошо «держат дорогу», меньше ощущают ее мелкие неровности. На большой скорости повернуть руль при таком переднем колесе довольно трудно — поэтому мотоцикл устойчив, меньше подвержен заносу. Да и к пробуксовке это колесо не так склонно, как маленькое, потому что его площадь соприкосновения с дорогой («пятно контакта») больше.

У колеса малого диаметра — 16 дюймов — свои преимущества. Оно, безусловно, легче — значит, быстрее раскручивается, мотоцикл с такими колесами динамичнее. При маленьком колесе можно очень низко расположить грязевой щиток, это улучшает обдув двигателя встречным потоком воздуха. Центр тяжести мотоцикла несколько понижается — значит, устойчивость повышается. Несколько выше и маневренность мотоцикла.

Эти «за» и «против» привели к тому, что на большей части мотоциклов в последние годы стали применять колеса с ободами «нейтрального» размера — 18 дюймов, — сочетающие в себе достоинства тех и других.

Обод со ступицей соединяется спицами, обычно их 36 или 40. Они располагаются таким образом, что половина их, направленная в одну сторону, воспринимает основные нагрузки при разгоне мотоцикла, а другая половина, имеющая противоположную направленность, работает главным образом при торможении.

Вот мы и подошли к последнему звену сегодняшней темы — к тормозам. (Об органах управления мы здесь говорить не будем, потому что принципиально они устроены на всех мотоциклах одинаково.) Наиболее распространены пока барабанные односторонние тормоза с нерегулируемым упором. Попробуем расшифровать эти определения.

Обычный барабанный тормоз всем знаком и понятен. Он располагается справа или слева — но только с одной стороны колеса, и потому называется односторонним.

Если колодки одним концом опираются на неподвижный палец (ось) — говорят, что это тормоз с нерегулируемым упором. Именно так устроены тормоза всех отечественных мотоциклов.

Замедление мотоцикла при торможении достигается за счет сил трения между накладками и барабаном. При этом и накладки и барабан сильно нагреваются. По данным исследований, мгновенные значения температур достигают в зоне соприкосновения 700—800°С! А при многократном торможении с интервалом в одну минуту температура тормозного барабана стабилизируется около 350°С после 18—20 нажимов на педаль. Уже при таком нагреве эффективность торможения уменьшается на 30 процентов. Если же тормоза перегреваются еще больше — из фрикционного материала накладок начинают испаряться некоторые связующие компоненты. Поверхности трения разделяются этой тонкой полужидкой — полугазообразной пленкой, работающей как смазка, и мотоцикл остается почти без тормозов. Конечно, в обычных условиях такой перегрев колодок почти невозможен. Но нужно отчетливо представлять себе, что такое перегрев и чем он опасен.

Чтобы улучшить отвод тепла, все чаще штампованные ступицы заменяют литыми из легкого сплава, с развитым оребрением.

Б. ДЕМЧЕНКО,
мастер спорта

Какие же требования выставляются к пламенным «гоночным» сердцам мотоциклов? В голову немедленно приходят максимальная мощность и минимальный вес, но это только начало. Размышляя о мощности, нельзя ограничиваться только ее максимальной величиной. Огромную роль в успехе того или иного мотора играет то, как он отдает свою мощность во всем диапазоне оборотов. Для простоты это называют характером, но с научной точки зрения правильнее говорить о кривых мощности и крутящего момента. Почему же эти кривые настолько важны?

Трехцилиндровый двигатель Aprilia так и не смог привести производителя к мировому титулу MotoGP

Все дело в дозировании газа. Поворот ручки газа на определенный угол соответствует определенному приросту мощности. Другими словами, на каждый градус приходится какое-то количество волосатых лошадиных задов (л.з., нет, извиняюсь – л.с.). И чем мощнее двигатель, тем больше л.с. на градус поворота ручки газа, а, следовательно – сложнее дозировать мощность. Но это еще полбеды.

Если кривая мощности нелинейная (а у большинства двигателей она именно такая), то получается, что при увеличении оборотов на одно и то же значение (например, на 3000 об./мин.) прибавка в мощности в одном диапазоне оборотов (скажем, с 3000 до 5000 наш условный двигатель «набирает» 15 л.с.) будет значительно отличаться от прироста в другом диапазоне (например, с 5000 до 8000 он наберет 25 л.с.). А отсюда следует, что и количество л.с. на градус поворота ручки газа с 3000 до 5000 и с 5000 до 8000 тоже получится разным (с 5000 до 8000 – больше, другими словами в этом диапазоне оборотов у двигателя произойдет «подхват»). Как следствие – точно дозировать «газ» в диапазоне 5000-8000 об./мин. будет тяжелее. С одной стороны, это добавляет эмоций и впечатлений. Но у гонщиков и того, и другого более чем достаточно. Поэтому на треке большую ценность имеет форма кривой мощности, максимально приближенная к линейной.

«Плоская» кривая говорит о том, что характер двигателя прогнозируемый (т.е. пилот заранее знает, как двигатель отреагирует на тот или иной поворот ручки газа), и у него нет ярко выраженных «подхватов» и «провалов», в которых трудно дозировать мощность. Требование к линейности характеристики двигателя настолько важно, что иногда ради его выполнения жертвуют даже пиковой мощностью.

Следующее требование связано с надежностью. Из-за огромных нагрузок, которые испытывают внутренние компоненты двигателя, зачастую непросто обеспечить необходимый ресурс гоночных моторов. Другими словами, двигатель должен выдерживать хотя бы один этап гонок.

Размеры двигателя также играют немалую роль в успехе. Если конструкторам удается сделать мотор более компактным, то это позволяет в больших пределах «играть» с положением центра тяжести, который непосредственно влияет на многочисленные нюансы поведения мотоцикла. Меньшие размеры двигателя также облегчают задачу централизации масс, что влияет на «поворотливость».
Последнее серьезное требование к гоночным двигателям сродни одному из условий, предъявляемым к тормозным системам. Так как в двигателе есть множество вращающихся (и порой очень быстро!) частей, то они, как и колеса с тормозными дисками, представляют собой гироскопы и маховики. Гироскопический эффект вращающихся частей двигателя влияет на способность мотоцикла быстро изменять траекторию, а маховиковый – быстро ускоряться. Как и в случае с тормозами, и то и другое желательно минимизировать.

Ужаснувшись сложности поставленной задачи, давайте посмотрим, как все эти технические требования выполняются (если выполняются!) в мотоциклах различных классов.

Начнем ковыряние в моторах с жужжащих двухтактных «вонючек» классов “GP-125” и “GP-250”. Малый рабочий объем этих одно- и двухцилиндровых двигателей непосредственно ограничивает мощность и сужает диапазон оборотов, в котором она вырабатывается. Причем мощность получается настолько маленькой (по сравнению с классами MotoGP и SBK), что тут уж не до линейной характеристики. В этом классе даже пол-лошади стоят дорого. Поэтому выжимают мощность до последней капли. Для снижения потерь на трении количество поршневых колец уменьшают до одного. Ширину беговых дорожек коренных подшипников делают минимально возможной. Еще одна капля мощности приходит от использования гоночного радиатора повышенной пропускной способности. Его применение позволяет помпе легче перекачивать воду в системе охлаждения. Результат – еще одна «нелишняя» «пони». Кстати, температура двигателя тоже непосредственно влияет на мощность. Общее правило таково: больше температура – меньше мощность, и наоборот. Поэтому гоночные двигатели особенно критичны к охлаждению.

Степень сжатия поднимают до невероятных для двухтактного мотора величин, а карбюратор, выпуск и систему зажигания настраивают для работы на максимальных оборотах. Все это приводит к чудовищной нелинейности кривых крутящего момента и мощности. Благо ее сравнительно немного. Из-за этого и способности мотоциклов GP-125 и 250 проходить повороты на огромных скоростях больших трудностей с дозированием мощности не возникает – многие повороты просто не требуют сбрасывать газ.
Надежность двухтактных двигателей GP-125 и 250 из-за высокой степени форсировки и особенностей смазки невелика. Богатые команды меняют поршни каждый гоночный день, а менее обеспеченные – перед каждым этапом.

Следующая ступень «двигательной» иерархии – класс Superbike. Нам он особенно интересен тем, что эти двигатели (кроме Foggy Petronas FP-1) происходят от моторов обычных дорожных спортбайков. В чемпионате WSB работают двигатели трех конфигураций: V-образные «двойки», рядные «тройки» и «четверки». Но от своих дорожных собратьев эти «генераторы мощности» ушли чудовищно далеко.

В качестве примера проведем трепанацию двигателя Suzuki GSX-R1000 2005 модельного года. Как говорят англичане – “Devil is in the details” (в вольном переводе – «Собака зарыта в мелких нюансах»). Двигатель «джиксера» весь состоит из них. Кованые поршни с «мини-юбкой», титановые клапаны, гоночные распредвалы – только начало. При ближайшем рассмотрении поражает форма поршневых колец. Их сечение не прямоугольное, а трапецеидальное. Это позволяет снизить потери на трении. Коленвал мотоцикла идет идеально сбалансированным уже с завода. Сцепление изначально «проскальзывающее». Причем его конструкция оказалась настолько удачной, что некоторые команды меняют только диски и пружины, а саму «корзину» оставляют серийной. Но самый большой сюрприз – в конструкции картера. В опорах коленвала, разделяющих картерное пространство, сделаны отверстия. Они призваны облегчить дорогу картерным газам, вытесняемым опускающимися поршнями в соседние отсеки, где поршни поднимаются. Только это техническое решение дает прибавку около двух л.с.

В королевском классе MotoGP дизайн двигателей представляет собой апофеоз инженерного искусства и разрушает все технические преграды. Из-за колоссальной мощности требование к линейности характеристики двигателя в MotoGP самое жесткое. Одним дизайном двигателя добиться плоской кривой мощности уже не удается, и в игру вступает электроника (см. материал «Электроника» в одном из ближайших номеров). Но даже умные электронные системы управления двигателем не способны полностью справиться с табунами в 250 л.з. Класс MotoGP – территория «Большого Взрыва»* (сноска: см. «Мото» №1 2006г.). Только с ее помощью гоночным командам удалось чувствительно облегчить задачу пилотов, уставших бороться с бесконечными пробуксовками.
Отдельного упоминания заслуживает блок сцепления. Мощность в классе MotoGP настолько большая, что обычное многодисковое сцепление в масляной ванне становится малоэффективным и часто начинает проскальзывать.

Выходов из этой ситуации два. Можно либо увеличить количество дисков (и тем самым массу корзины сцепления и мотоцикла в целом), либо сделать сцепление сухим. Практически все команды MotoGP выбрали второй путь. Сухое сцепление при меньшем количестве фрикционных дисков позволяет передавать большую мощность и не загрязняет продуктами трения масло. Но у него есть и существенный недостаток – сложность охлаждения. В отличие от привычного сцепления в масляной ванне, сухое сцепление охлаждается только потоком воздуха. Из-за этой особенности его очень легко перегреть, особенно на старте. Именно поэтому сухое сцепление в состоянии пережить всего два гоночных старта, после чего потребует ремонта.

Еще одна задача, которая лежит на плечах сцепления – предотвращение блокировки заднего колеса при переключении сразу нескольких передач вниз. Проскальзывающее сцепление частично справляется с этим отрицательным эффектом, но зачастую приходится прибегать к дополнительной помощи электроники. Но об этом – позже.

В разговоре о двигателях болидов MotoGP нельзя не упомянуть об устройстве газораспределительного механизма. Из-за огромных оборотов нагрузка на распредвалы, клапаны и пружины двигателей MotoGP воистину чудовищная. Чтобы ее хоть как-то уменьшить, надо применять более мягкие пружины. Но при этом растет риск зависания клапанов. Конечно, можно изготавливать их из легкого титанового сплава, но это все равно полностью не решало проблему. Пружины остаются достаточно жесткими, и огромные обороты быстро приводят к их разрушению (известны случаи, когда механикам приходилось менять клапанные пружины каждый день!). Выход из сложившейся ситуации давно известен и применяется в F1. Пневматические клапаны, где вместо пружин используется сжатый воздух. Но в отличие от F1, эта технология пока не нашла признания в мотогонках. Ее испытывали несколько команд, включая ушедшую Aprilia, но успеха не добился никто. Тем не менее, в этом году Suzuki возобновила тестирование пневматической технологии. А нам остается наблюдать, к чему это приведет.

Последнее, о чем хочется упомянуть в нашем исследовании двигателей MotoGP – влияние гироскопического эффекта на поведение мотоцикла. Как уже было сказано, быстровращающиеся части мотоцикла представляют собой гироскопы, препятствующие любым изменениям направления движения. Это – одна из основных причин, которая вынуждает конструкторов снижать вес колес и коленвала (основные гироскопы мотоцикла). Но у гироскопов есть интересное свойство. Если они вращаются в одном направлении, их гироскопический эффект суммируется, если же направление вращения противоположное, то эффекты вычитаются, частично компенсируя друг друга. Это свойство и пытались применить в гоночных двигателях их конструкторы. Еще во времена GP-500 некоторые команды тестировали двигатели с двумя коленвалами, вращающимися в противоположном направлении. Это действительно компенсировало их гироскопический эффект, но и существенно увеличивало потери мощности. В конце концов от применения двух коленвалов отказались. Но современная Yamaha М1 пошла дальше. Конструкторы, вместо компенсации гироскопического эффекта одного только коленвала, решили уменьшить влияние всех гироскопов мотоцикла. Для этого они заставили коленвал вращаться в направлении, противоположном вращению колес. В результате суммарный гироскопический эффект уменьшился и мотоцикл стал намного проворнее.

Еще один класс гоночных мотоциклов, двигатели которых представляют интерес – Endurance. Здесь, как и в случае с тормозами, требования радикально отличаются от остальных классов. Раз гонки «на выносливость», то двигатель должен быть именно таковым. Как же поднять ресурс мотора? Достаточно просто его не форсировать! Механики Endurance зачастую ограничиваются классическим тюнингом: «нулевой» воздушный фильтр, система управления двигателем («мозги») и полная выпускная система. «Ограниченность» форсировки мотора также позволяет удержать потребление топлива на приемлемом уровне, а это сокращает количество пит-стопов. А вот что играет важную роль, так это механическая прочность двигателя, ведь даже падения не должны выводить мотоцикл из строя. Для поднятия «живучести» мотора в случае падений штатные крышки генератора и сцепления уступают место усиленным, способным пережить не один контакт с асфальтом. Немного отвлекусь, ибо умолчать об этом не могу: на борту гоночных мотоциклов Endurance имеются набор инструментов и даже фонарик – чтобы пилот мог выполнить небольшой ремонт даже вдали от паддоков.