отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется

Начинающие автолюбители, которые только недавно обзавелись машиной, очень часто пытаются разобраться в том, что находится внутри, то есть под капотом. Особый интерес у человека вызывает двигатель, так как строение у этого агрегата очень сложное, а разбираться в этом нужно, дабы сэкономить деньги в случае поломки.

Ведь если хорошо разбираться во всем этом, то можно и самостоятельно починить свою машину, не обращаясь в сервисный центр. Неопытные автомобилисты часто путают понятия «компрессия» и «степень сжатия», хотя они не оказывают влияние один на другой. Стоит сказать, что компрессия меняется в период эксплуатации машины, а степень сжатия – величина безразмерная и относительная.

Степень сжатия

Степень сжатия — расчетная величина, показывает соотношение объемов до сжатия и после.

Силовые агрегаты современных легковых автомобилей представляют собой сложные технические конструкции, и их работа определяется множеством различных параметров. Начинающим автолюбителям бывает очень непросто разобраться с тем, что же именно под каждым из них подразумевается. К примеру, о том, что такое степень сжатия двигателя в действительности не знают даже опытные автолюбители. Вернее, они считают, что им эти известно, но на самом деле очень часто путают этот параметр с компрессией.

Что такое степень сжатия и чем она отличается от компрессии

Каждый двигатель внутреннего сгорания функционирует за счет того, что в его цилиндрах при сжигании топливной смеси образуются газы, которые приводят в движение поршни, а они, в свою очередь — коленчатый вал. Таким образом, происходит преобразование энергии горения в энергию механическую, возникает крутящий момент, благодаря чему автомобиль движется.

Сгорание топливной смеси происходит в цилиндрах, причем перед воспламенением поршни сжимают ее до определенного объема. Именно отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания и называется степенью сжатия ДВС. Эта величина не имеет размерности и выражается простым соотношением. Для большинства современных бензиновых двигателей внутреннего сгорания она составляет от 8:1 до 12:1, а для дизельных моторов — от 11:1 до 14:1.

Под компрессией понимается максимальное значение давления, которое возникает в камере сгорания в самом конце такта сжатия топливной смеси.

На что влияет степень сжатия двигателя

Степень сжатия двигателя напрямую влияет на то количество работы, которое производит силовой агрегат. Чем она выше, тем больше энергии выделяется при сжигании топливной смеси, и, соответственно, тем большую мощность демонстрирует силовой агрегат. Именно по этой причине в конце прошлого века производители двигателей внутреннего сгорания старались делать свою продукцию мощнее именно за счет увеличения степени сжатия, а не за счет увеличения объемов цилиндров и камер сгорания. Следует заметить, что при форсировании моторов таким способом достигается существенный прирост мощности без дополнительного потребления топлива. Таким образом, моторы в итоге получаются не только мощными, но еще и экономичными.

Для того чтобы серьезно увеличить значение давления детонации, повышают октановое число бензина, что существенно удорожает топливо. Кроме того, многие химические добавки, которые для этой цели используются, ухудшают экологические параметры двигателей внутреннего сгорания. Некоторые не очень опытные автомобилисты считают, что чем выше октановое число бензина, тем больше энергии он выделяет при сгорании, однако на самом деле это совсем не так: эта характеристика не оказывает никакого влияния на теплотворную способность топлива.

Как рассчитывают степень сжатия двигателя

Поскольку очень желательно, чтобы двигатель внутреннего сгорания, установленный на автомобиле, имел максимально возможную степень сжатия, то необходимо уметь ее определять. Важно это еще и для того, чтобы при регулировке силового агрегата, направленной на его форсирование, избежать опасности детонации, которая может просто разрушить мотор.

Стандартная формула, по которой рассчитывается степень сжатия двигателя внутреннего сгорания, имеет следующий вид:

Для того чтобы определить значение этой величины для одного цилиндра, нужно сначала разделить общий рабочий объем силового агрегата на их количество. Таким образом определяется значение параметра V из приведенной выше формулы. Определить объем камеры сгорания (то есть значение величины С) несколько сложнее, но вполне возможно. Для этого опытные автомобилисты и механики, специализирующиеся на ремонте и наладке двигателей внутреннего сгорания, используют бюретку, которая проградуирована в кубических сантиметрах. Наиболее простой способ заключается в том, чтобы залить в камеру сгорания жидкость (например, бензин), а после этого измерить с помощью бюретки ее объем. Полученные данные нужно подставить в формулу расчета.

На практике значение степени сжатия двигателя обычно определяется в следующих случаях:

Как изменить степень сжатия двигателя

У современных двигателей внутреннего сгорания меняют степень сжатия как в сторону увеличения, так и в строну уменьшения. Если ее необходимо увеличить, то растачивают цилиндры и устанавливают поршни большего диаметра. Еще один достаточно распространенный способ — это уменьшение объема камер сгорания. Для этого там, где головка цилиндров сопрягается с блоком, удаляется слой металла. Эту операцию производят на строгальном или фрезерном станке.

Если по тем или иным причинам нужно снизить степень сжатия двигателя внутреннего сгорания, то проще всего для этого между блоком цилиндров и головкой установить дополнительную прокладку из дюралюминия. Еще один, более сложный способ состоит в том, что на токарном станке с днища поршня удаляется слой металла.

На форсированном моторе

Источник

Понятия и определения принятые для поршневых двигателей

Основные определения, принятые для поршневых двигателей, указаны далее с использованием схемы одноцилиндрового двигателя.

Верхняя мертвая точка (в.м.т.) — положение поршня в цилиндре, при котором расстояние от него до оси коленчатого вала двигателя наибольшее.

Нижняя мертвая точка (н.м.т.) — положение поршня в цилиндре, при котором расстояние от него до оси коленчатого вала двигателя наименьшее.

Ход поршня S (м) — расстояние по оси цилиндра между мертвыми точками. При каждом ходе поршня коленчатый вал поворачивается на полоборота, т. е. на 180°. Ход поршня равен двум радиусам кривошипа коленчатого вала, т. е. S= 2r.

Рисунок. Схема одноцилиндрового четырёхтактного двигателя

Рабочий объем цилиндра Кл (м³) — объем цилиндра, освобождаемый поршнем при перемещении от в.м.т. до н.м.т.:

где d — диаметр цилиндра, м; S — ход поршня, м.

Объем камеры сжатия Vс, (м³) — объем пространства над поршнем, находящимся в в. м. т.

Полный объем цилиндра Vо (м ) — сумма объема камеры сжатия и рабочего объема цилиндра, т. е. пространство над поршнем, когда он находится в н. м. т.

Литраж двигателя Vд, — это сумма рабочих объемов всех его цилиндров, выраженная в литрах.

Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия. Степень сжатия — это отвлеченное число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сжатия.

Рабочий цикл двигателя — комплекс последовательных периодически повторяющихся процессов (впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск), в результате которых энергия топлива преобразуется в механическую работу.

Такт — часть рабочего цикла, происходящая за время движения поршня от одной мертвой точки до другой, т. е. условно принимаем, что такт происходит за один ход поршня.

Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня или за два оборота коленчатого вала, называют четырехтактными. Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала, считают двухтактными.

Источник

1.2. Устройство и основные параметры двигателя

В поршневом ДВС (рис. 1) преобразование энергии происходит в замкнутом объеме, который образован цилиндром, крышкой (головкой) цилиндра и поршнем. В карбюраторном двигателе горючая смесь вводится в цилиндр через впускной клапан, смешиваясь с остатками отработавших газов — образует рабочую смесь, которая сжимается поршнем и воспламеняется. Образовавшиеся при сгорании газы перемещают поршень, который через шатун передает усилие на кривошип коленчатого вала, поворачивая его вокруг оси. Отработавшие газы вытесняются при обратном движении поршня через выпускной клапан. Таким образом, тепловая энергия преобразуется в механическую, а возвратно-поступательное движение — во вращательное как наиболее удобный для трансформации вид движения.

Рис. 1.
Схема четырехтактного одноцилиндрового карбюраторного двигателя:
1 — распределительный вал; 2 — толкатель; 3 — цилиндр; 4 — поршень; 5 — штанга; 6 — впускной клапан; 7 — коромысло; 8 — свеча зажигания; 9 — выпускной клапан; 10 — поршневые кольца; 11 — шатун; 12 — коленчатый вал; 13 — поддон

При вращении коленчатого вала поршень дважды за один оборот останавливается и меняет направление движения.

Основные параметры двигателей

Верхняя мертвая точка (ВМТ) — крайнее верхнее положение поршня (рис. 2).

Нижняя мертвая точка (НМТ) — крайнее нижнее положение поршня. Радиус кривошипа — расстояние от оси коренной шейки коленчатого вала до оси его шатунной шейки.

Ход поршня S — расстояние между крайними положениями поршня, равное удвоенному радиусу кривошипа коленчатого вала. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на угол 180° (пол-оборота).

Рис. 2.
Основные положения кривошипно-шатунного механизма:
а — ВМТ; б — НМТ; V_c — объем камеры сгорания; V_h — рабочий объем цилиндра; D — диаметр цилиндра; S — ход поршня

Ход поршня S и диаметр D цилиндра обычно определяют размеры двигателя.

Такт — часть рабочего цикла, происходящая за один ход поршня.

Объем камеры сгорания — объем пространства над поршнем при его положении в ВМТ.

Рабочий объем цилиндра объем пространства, освобождаемого поршнем при перемещении его от ВМТ к НМТ.

Полный объем цилиндра — объем пространства над поршнем при нахождении его в НМТ. Очевидно, что полный объем цилиндра равен сумме рабочего объема цилиндра и объема камеры сгорания.

Степень сжатия ε — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Индикаторная мощность N_i, мощность, развиваемая газами в цилиндре.

Эффективная (действительная) мощность N_e — мощность, развиваемая на коленчатом валу двигателя. Эффективная мощность Ne меньше индикаторной N_i, так как часть последней затрачивается на трение и на приведение в движение вспомогательных механизмов. Эта мощность называется мощностью механических потерь N_м.

Механический КПД (коэффициент полезного действия) двигателя η_м — отношение эффективной мощности к индикаторной:

Индикаторный КПД η_i, представляет собой отношение теплоты Q_i эквивалентной индикаторной работе, ко всей теплоте Q, введенной в двигатель с топливом.

Эффективный КПД η_е — отношение количества теплоты Q₂, превращенного в механическую работу на валу двигателя, ко всему количеству теплоты Q₁, подведенному в процессе работы.

Среднее эффективное давление р_е — произведение среднего индикаторного давления р_i (давление, действующее на поршень в течение одного хода поршня) на механический КПД η_м.

Удельный индикаторный расход топлива q_i — количество топлива, расходуемого в двигателе для получения в течение 1 ч индикаторной мощности 1 кВт.

Удельный эффективный расход топлива g_e — количество топлива, которое расходуется в двигателе для получения в течение 1 ч 1 кВт эффективной мощности.

Источник

Степень сжатия является одной из характеристик двигателя. Она показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси или воздуха при перемещении поршня из НМТ в ВМТ. По этой характеристике можно определить вид топлива, применяемый в двигателе; устаревшая модель двигателя или совершенная; это дизельный двигатель с раздельными камерами сгорания или дизельный двигатель с непосредственным впрыском.

Увеличение степени сжатия в бензиновых двигателях ограничено в связи с возможностью возникновения детонации. Детонационное сгорание, продолжающееся некоторое время, может привести к повреждению двигателя.

Нагрузка двигателя регулируется путём дросселирования воздуха, что является непременным условием сохранения примерно постоянного состава топливовоздушной смеси в бензиновом двигателе. В дизельном двигателе нагрузка регулируется изменением количества топлива, подаваемого в камеру сгорания.

Другими словами, мы управляем мощностью двигателя путём изменения количества рабочего тела в его цилиндрах.

На современных автомобилях применяются электронные системы управления, способные быстро и точно рассчитать состав и количество рабочего тела, своевременно и в нужном количестве подать его в цилиндры двигателя с учётом многих факторов, влияющих на работу силовой установки в целом.

Если заполнить максимальным количеством рабочего тела объём между поршнем, находящимся в НМТ, и головкой блока (максимальная нагрузка), а затем переместить поршень в ВМТ, то рабочее тело сожмётся до какой-то плотности. После проведённых расчётов мы получим реальную степень сжатия рабочего тела. Эта реальная степень сжатия не может быть выше (для атмосферных двигателей) степени сжатия, предусмотренной при конструировании конкретного двигателя.

Если частично заполнить рабочим телом тот же объём между поршнем, находящимся в НМТ, и головкой блока (холостой ход), а затем переместить поршень в ВМТ, то рабочее тело сожмётся до меньшей плотности. После проведённых расчётов мы получим реальную степень сжатия рабочего тела для режима холостого хода. Проводя подобные расчёты для каждого положения педали подачи топлива, мы можем рассчитать реальную степень сжатия в цилиндрах в каждый из моментов работы двигателя.

Верхний предел степени сжатия ограничен конструктивными особенностями двигателя (прочностью), свойствами топлива и т.д.

Любая электронная система управления двигателем учитывает изменение реальной степени сжатия и реагирует на её изменение путём своевременной коррекции состава топливовоздушной смеси и изменением времени подвода тепла.

Для двигателей с различными системами наддува количество рабочего тела в его цилиндрах будет большим, и реальная степень сжатия, соответственно, выше. Большими являются при этом температурные и механические нагрузки. Двигатели с системами наддува отличаются от атмосферных двигателей большей мощностью и конструктивно.

На рисунке 1 (а) показано поле реальных степеней сжатия, полученное путём измерения давлений конца сжатия в бензиновом двигателе с геометрической степенью сжатия Е = 8,5. Верхняя граничная кривая показывает реальную степень сжатия при полностью открытой дроссельной заслонке в зависимости от частоты вращения двигателя п. Ниже этой кривой показано всё поле реальных степеней сжатия при различных открытиях дроссельной заслонки.

На рисунке 1(6) показано поле реальных степеней сжатия двигателя с геометрической степенью сжатия Е = 12,5

Реальная степень сжатия зависит от технического состояния цилиндров двигателя, а также устройств, призванных изменять в этих цилиндрах количество рабочего тела (различные системы наддува).

С геометрической степенью сжатия всё понятно. С реальной степенью сжатия, я надеюсь, тоже всё будет в порядке. Во всяком случае, я старался.

На этом можно было бы и заканчивать, но есть ещё кое-что. На это «кое-что» мы иногда не обращаем внимание. Точнее, мы знаем об особенностях газообмена, но забываем о них, когда речь идёт об определении «степень сжатия».

Поршневой двигатель с простым кривошипношатунным механизмом имеет равные между собой геометрические степень сжатия и степень расширения.

На протяжении длительного времени (практически с момента появления двигателя внутреннего сгорания) создатели двигателей стремились максимально использовать давление расширяющихся газов. С этой целью создавались сложные системы кривошипов, способные повысить степень расширения. Но такие двигатели имели низкий механический КПД и были неработоспособны при высоких частотах вращения.

Различных степеней сжатия и расширения можно частично добиться регулированием моментов открытия и закрытия клапанов.

Для диагностов очень важно, на мой взгляд, понимание того, что сказано выше. Проблема диагностирования и ремонта двигателей с изменяемыми фазами газораспределения не рассматривалась нами на Слётах диагностов. Это говорит о том, что существующую проблему пока ещё не решали. А может быть это только моя проблема?

Я взял этот пример из Интернета и не ручаюсь за точность всех данных, но он наглядно показывает суть цикла.

По циклу Аткинсона/Миллера на сегодняшний день работают двигатели TOYOTA Prius, 1,51 1NZ-FXE, 2,26l FORD Escap Hibrid.

Таким образом, необходимо различать:

А. Степень сжатия как одна из технических характеристик двигателя (геометрическая), она неизменна.

В двигателях с регулируемыми фазами газораспределения степени сжатия и расширения также являются характеристикой двигателя, и их следует считать фактическими.

C. Степень сжатия реальная, меняющаяся в зависимости от:

— количества поступившего в цилиндры двигателя рабочего тела;

— частоты вращения коленчатого вала;

— технического состояния цилиндропоршневой группы двигателя и т.д.

Источник

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется

– 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.

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.

Диаграмма газораспределения четырехтактного 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 происходит 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.

Диаграмма газораспределения двухтактного двигателя с золотниковым впуском:
1 – впуск в картер; 2 – сжатие в картере; 3 – продувка; 4 – выпуск; 5 – сжатие в цилиндре; 6 – рабочий ход.

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?

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».

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).

Картер двухтактного двигателя:
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.

– 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.

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.

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.

«Конструкция мотоцикла: Двигатель» публикуется с разрешения редакции интернет-журнала

Источник: Motocafe.ru. Автор не указан, впрочем, как и нет ссылки.

Дышите глубже! Система впуска

Часть 2. Система подачи воздуха. Инерционный наддув и турбонаддув воздуха.

Стрелками обозначен путь воздуха во впускной системе Suzuki GSX-R600 2006

Как топливо попадает в камеры сгорания двигателя вы найдете здесь. Однако нашим байкам нужно не только вкусно кушать, но и глубоко дышать. Вот мы сейчас и разберемся с тем, какие существуют способы доставки воздуха к двигателю.

Воздушный фильтр из гофрированной бумаги, Yamaha R1 2001

Фильтрующие элементы любого типа требуют регулярной очистки или замены. При использовании бумажных элементов поры в бумаге все больше забиваются, сопротивление поступающему воздуху возрастает, и смесь переобогащается. Промасленная поверхность поролонового фильтра покрывается частицами пыли, и фильтр утратит способность улавливать «воздушный мусор». Образно говоря, «промыть-намылить-повторить», пока фильтр не станет чистым, а затем пропитать маслом.

Есть один тонкий момент. Большинство производителей устанавливают одноразовые бумажные воздушные фильтры. В то же время, множество тюнинговых фирм (наиболее известные – BMC и K&N) предлагают фильтры, которые подлежат регулярному обслуживанию. Перед райдером встает вопрос – покупать каждый раз оригинальные заводские фильтры, или купить какой-либо aftermarket-продукт, и вовремя проводить простое и не затратное обслуживание. Главное в этом вопросе – купить тот «воздушник», который предназначен именно для стоковой связки «система питания – выпускная система».

Россыпь воздушных фильтров от K&N

Думаю, не стоит упоминать о том, что езда на байке с грязным или давно отслужившим свой срок фильтром существенно укорачивает жизнь двигателю. Кроме того, для достижения необходимого соотношения топливовоздушной смеси пропускная способность фильтра рассчитывается в совокупности с системой питания. А это означает, что забитый или неправильно выбранный фильтр приведет к нарушениям состава топливовоздушной смеси – потеря мощности и рывки при разгоне неизбежны, так что заведите себе хорошую привычку вовремя обслуживать «дышалку» мотоцикла.

Углеволоконный корпус воздушного фильтра в сборе с воздуховодами от EVR. Ducati 848

Системы забора воздуха

Подавляющее большинство современных серийных мотоциклов не оснащается системами принудительного нагнетания воздуха, из-за больших габаритов и веса таких систем. Это на автомобиль можно поставить турбонагнетатель без каких-либо потерь – ведь пара лишних килограмм теряется на фоне колоссального притока мощности, который обеспечивает нагнетатель. Однако у конструкторов мотоциклов нет роскоши огромного пространства под капотом и относительной свободы на весах. Все, что могут сделать мотоинженеры – это максимально использовать законы физики, касающиеся динамики воздуха.

Воздухозаборники размещают в зоне максимального лобового давления воздуха

Прототип системы Ram-Air в 70-х годах представила компания Suzuki. В основе этой технологии лежала теория о подаче максимально возможного количества воздуха в систему впуска, с использованием скорости мотоцикла, для забора, направления и сжатия поступающего воздуха. Причем, в силу естественных причин, система работает все лучше и лучше при увеличении скорости – давление воздуха на лобовую часть байка возрастает, и охлажденный воздух через фронтальные заборники под давлением попадает в ресивер (то есть корпус воздушного фильтра). В дальнейшем Ram-Air стал применяться на спортбайках Suzuki GSX-R, под названием SRAD (Suzuki Ram Air Direct). Сейчас все системы этого типа называют Ram-Air, или системами инерционного наддува.

Дела будущие

Последние разработки в области «дыхания» мотоциклов касаются систем с изменяемой геометрией впускного тракта. Пока нельзя утверждать, что такая система есть в каждом дорожном мотоцикле, однако это дело времени. Так было всегда – сначала инновации применяют на топовых моделях, и если они проявят себя как жизнеспособные – удешевляют и устанавливают повсеместно. Причем, у каждого производителя свое видение развития данного направления.

Suzuki использует заслонку в корпусе воздушного фильтра, которая регулирует расход воздуха на входе в фильтр согласно частоте вращения двигателя. В диапазоне от низких до средних оборотов заслонка закрыта. В диапазоне от средних до высоких она открывается. Привод заслонки осуществляется тягой, присоединенной к диафрагме, которая работает от разрежения во впускном коллекторе. Разрежением на диафрагме управляет электромагнитный клапан, а им, в свою очередь, «рулит» электронный блок управления. Такая система регулирует параметры скорости и давления воздуха для их наилучшего соответствия всем диапазонам частот вращения двигателя.

Подход Yamaha еще более технологичен. Система под названием

YCC-I (Yamaha Chip-Controlled Intake) дебютировала на YZF-R1 2007 года. Трубки впускного тракта состоят из двух частей. Сервомотор управляет верхней частью, уменьшая или увеличивая длину тракта. Роль ECU состоит в том, чтобы посылать сервомотору соответствующие инструкции, в зависимости от оборотов двигателя и степени открытия дроссельной заслонки. На низких оборотах больше времени между открытием/закрытием клапанов, поэтому верхняя и нижняя части тракта соединяются. Из-за этого волна высокого давления успевает пройти весь путь и отразиться как раз вовремя, чтобы на такте впуска воздух стремительно «всосался» в цилиндры. На высоких оборотах тракт разъединяется, и за счет этого становится короче (работает только его нижняя часть). За счет укорачивания тракта волна высокого давления успевает отразиться и «впихнуть» максимальное количество воздуха в цилиндры, несмотря на меньшее время между открытием/закрытием клапанов. Как результат – эффективное наполнение цилиндров воздухом и плавная реакция на ручку газа. В 2008 году YCC-I установили также на YZF-R6, где она еще раз доказала свою высокую эффективность.

2009 R1, низкие обороты

Эти технологии – пример остроумного мышления мотоинженеров, которое позволило мотоциклам дышать максимально эффективно, с толком используя «стихию ветра». Однако есть и более прямолинейный путь увеличения мощности.

Don’t mess with Mr. T

Если инерционный наддув (или, в случае с YCC-I – резонансный) – это разумное и эффективное решение для байка, то принудительная подача воздуха – это культ излишества. И сейчас мы с вами разберемся, почему.

Наддув и турбонаддув – два типа принудительного наполнения. Применяется для увеличения индикаторного КПД за счет нагнетания максимального количества воздуха в двигатель. Есть два способа осуществления нагнетания:

• Нагнетатель – это компрессор с непосредственным механическим приводом от двигателя.
• Турбонагнетатель – компрессор, привод которого осуществляется за счет энергии отработавших газов.

В 80-х годах наблюдалось обострение интереса производителей к турбонаддуву, как к методу получения большей мощности от двигателя заданного объема. Японцы поспешили представить несколько моделей с турбонагнетателями объемом от 500 до 750 кубиков, однако они не смогли утвердить прочное направление, и за ними не последовало никаких разработок в этой области.

Турбо-восьмидесятые, Yamaha XJ650T 1980

А работает турбонаддув так. Турбонагнетатель состоит из компактной турбины, которая приводится в действие отработавшими газами. Она вращается с очень высокой скоростью (порядка 180 000 оборотов в минуту!). На другом конце вала расположен центробежный компрессор, применяющийся для нагнетания воздуха в двигатель под давлением, намного превышающем атмосферное. При увеличении объемов воздуха, попадающего в камеры сгорания на каждом такте впуска, пропорционально увеличивается количество топлива, которое может быть подано и сожжено. Таким образом, повышается мощность. Также турбина содержит клапан с датчиком давления, предназначение которого – не допустить рост давления во впускном коллекторе выше заданного предела. В большинстве конструкций с турбонаддувом используется система впрыска топлива. ECU контролирует частоту вращения двигателя, температуру и давление наддува для обеспечения постоянной корректировки количества подаваемого топлива. Вы, наверное, уже догадались, что карбюратор не подойдет по причине необходимости соблюдения высокой точности состава смеси. Да и высокое давление будет создавать для карбов кучу технических проблем, что окончательно определяет выбор в пользу впрыска.

Мотоциклетный турбонагнетатель производства E&E

Прирост мощности, который обеспечивает установка турбины – гигантский. Он настолько огромен, что его практически нереально реализовать на обычных дорогах. Впрочем, небезызвестный Ghostrider доказал, что на шоссе можно уживаться и с 500-сильной Хаябусой, было бы желание. А главное – большая и незамутненная вера в то, что с тобой-то ничего никогда не случится, а как же…

Suzuki Hayabusa. 500 лошадиных сил и большая вера в чудо

Поэтому нормальные люди ограничивают использование турбо-байков такими местами, где они действительно приходятся к месту. Например, спринт или драг-рейсинг.

«Дышите глубже! Система впуска » публикуется с разрешения редакции интернет-журнала

Источник