Описание основных узлов мотоцикла, правила их эксплуатации и рекомендации по простому ремонту и обслуживанию. Данный материал будет полезен начинающим мотолюбителям.
Двигатель мотоцикла.
Двигатели у мотоциклов бывают 2х-тактные и 4х-тактные. Положительная особенность 2х-тактных двигателей - большая литровая мощность. Отрицательная сторона - повышенное требование к смазке, и как следствие низкий ресурс. Система раздельной смазки состоит из масляного бачка и насоса, совмещенного с механизмом дозирования. Это устройство подает масло в пропорции 1 к 60, 1 к 100, поэтому если не использовать специальное 2х-тактное масло, двигатель выйдет из строя. Конструкция 4х-тактных двигателей мотоциклов аналогична автомобильным но, как правило двигатель совмещен с коробкой передач и имеет единую систему смазки.
Масло и масляный фильтр рекомендуется менять через 5-10 тыс. км пробега или один раз в сезон. Применяйте специальное масло для 4х-тактных двигателей, так как сцепление у мотоцикла работает в масляной ванне, а некоторые автомобильные масла содержат присадки образующие поверхностные пленки, что может привести к преждевременному износу дисков.
Механизм газораспределения требует периодической регулировки. Наиболее распространенный способ - это винт с контргайкой на коромысле или рокере. Встречается регулировка шайбами, которые подкладываются под стакан толкателя, как на автомобиле ВАЗ 2108. Двигатели с гидравлическими компенсаторами не требуют обслуживания этого механизма.
Зазоры в клапанах обычно устанавливают: у двигателей с жидкостным охлаждением 0,08 -0,1мм на впуске и 0,1-0,15 на выпуске. У двигателей с воздушным охлаждением они чуть больше: 0,1-0,15 на впуске, 0,15-0,25 на выпуске. Это усредненные данные. Часто плохая компрессия связана с отсутствием или неправильной величиной клапанного зазора.
Система охлаждения мотоциклов.
В системе водяного охлаждения 2х-тактных и 4х-тактных двигателей обычно предусмотрен вентилятор принудительного обдува радиатора. Он включается при повышении температуры выше 85 - 90 градусов. Если температура поднимается выше 100-105 градусов (красная зона на датчике), а вентилятор не включается - проверьте предохранитель. Если он цел, необходимо проверить датчик включения вентилятора, который обычно находится в нижней части радиатора. Для проверки включения достаточно соединить между собой клеммы снятые с датчика, а если провод подходит один, подсоединить его на массу. При этом вентилятор должен заработать. Если он включился, а при перегреве мотоцикла он не вращается, то необходимо заменить датчик. Вентилятор также может не включаться из-за плохой циркуляции охлаждающей жидкости или ее малого уровня.
Для систем воздушного охлаждения непременным условием нормальной работы двигателя и его долголетия является состояние воздушного фильтра. Грязный фильтр не позволяет двигателю развивать необходимые обороты, мощность падает, расход топлива повышается. Такой фильтр следует менять. Фильтр сделанный из поролона нужно периодически стирать. После сушки фильтр следует обязательно пропитать специальным маслом для фильтра. Если этого не сделать, он потеряет свои фильтрующие свойства.
Одна из причин неисправности двигателя - падение. Когда при падении двигатель продолжает работать в режиме близком к максимальному, то оголившийся маслоприемник не позволяет поступать маслу к вкладышам коленчатого вала и распределительному механизму, что приводит к их аварийному износу.
Свечи зажигания.
Наиболее капризная деталь в двигателе мотоцикла - свечи. Стоит несколько раз подряд завести двигатель и не прогреть его, как они тут же покрываются конденсатом, и дальнейший запуск затрудняется. Обычно достаточно прогреть двигатель до рабочей температуры и проблема исчезает - свечи достигают температуры самоочистки. Используйте только оригинальные свечи, указанные в каталоге для установки на Ваш мотоцикл.
При пуске после продолжительной стоянки, например зимней, возможна нехватка бензина в топливной смеси, несмотря на включенный обогатитель. Исправить положение можно перекрыв впускное отверстие воздушного фильтра рукой или тряпкой. При пуске холодного двигателя также не рекомендуется крутить ручку “газа” при вытянутом “подсосе”.
Карбюратор мотоцикла.
“Или нечего или нечем” - так говорят механики когда двигатель мотоцикла не заводится. При наличии искры и достаточной компрессии (9-12 кг/см2) необходимо проверить карбюратор. Случайно попавшую в карбюратор воду, можно удалить без снятия его с мотоцикла. Для этого у большинства моделей есть специальный винт в нижней крышке. Достаточно отверткой или шестигранником ослабить коническую иглу клапана и слить отстой. Этим же винтом можно пользоваться для проверки запорного клапана.
Освобожденный от тросиков и извлеченный из недр мотоцикла карбюратор таит в себе несколько подводных камней:
- рейку из 2-4 карбюраторов, разбирать не рекомендуется. Как правило, все основные системы доступны и так, но при люфте поворотной заслонки, без разборки всей рейки Вам не обойтись. Важно запомнить расположение пружинок, которые прижимают одну тягу к другой. Регулировочные подпружиненные винты при разборе трогать не следует;
- под крышкой поплавковой камеры находятся: поплавки, игольчатый клапан и жиклеры. Обычно, после длительного бездействия, в карбюраторе образуется большой слой налета, который может заполнить всю поплавковую камеру. Удалять его приходится механическим способом. Делать это нужно тщательно и осторожно. Ни в коем случае не пользуйтесь стальной проволокой для чистки жиклеров, лучше возьмите жилку медной проводки. Налет и мусор нужно удалить не только из жиклёров, но и из каналов корпуса карбюратора. На некоторых моделях жиклер пускового обогатителя встроен в крышку поплавковой камеры, часто его не замечают. Если седло игольчатого клапана съемное, проверьте чистоту сеточки под ним;
- дроссельная заслонка в современных карбюраторах постоянного разряжения поднимается с помощью резиновой мембраны. С ней нужно быть предельно осторожным. Если мембрану порвать, то заклеить ее невозможно, покупка новой будет стоить не дешево. Поджимает дроссель мягкая пружина, которая должна быть по упругости аналогична пружинам соседних карбюраторов. Отсюда вывод - не менять ее и не растягивать;
- регулировка качества смеси производится на заводе, и в процессе эксплуатации изменять ее не нужно, так как для этого необходимы специальные приборы. Если при чистке карбюраторов необходимо вывернуть регулировочные винты, сначала проверьте на сколько оборотов они были откручены После чистки верните всё на место.
Передняя вилка мотоцикла.
Если у мотоцикла подтекает передняя вилка амортизаторов, а следов появления точечных очагов коррозии или царапин на рабочей поверхности нет, можно обойтись просто заменой сальников. Когда рабочая поверхность имеет точечные очаги коррозии, необходимо их заполировать, а лучше запаять раковины оловом. Только в этом случае замена сальников даст желаемый результат.
Причиной стуков в передней подвеске может быть зазор в подшипниках рулевой колонки или износ подшипников переднего колеса. Этот ремонт лучше доверить специалисту.
Задняя подвеска мотоцикла.
Стуки в ней появятся при повышенных зазорах прогрессивной подвески с моноамортизатором. Причиной стуков может быть также износ подшипников заднего колеса. Амортизаторы задней подвески сложно поддаются ремонту, поэтому если они вышли из строя - обратитесь к специалисту или приобретите новые. Если у Вас эндуро, который эксплуатируется в условиях бездорожья, рекомендуем раз в год разбирать и смазывать систему рычагов задней подвески.
Цепь мотоцикла.
Современная цепь имеет резиновые сальники в каждом звене и служит сравнительно долго (20-50 т.км.). Для увеличения срока службы лучше периодически ее смазывать (500-2000 км). не забудьте сделать это после катания под дождем или по грязной дороге. Лучше всего использовать специальную смазку в аэрозольных баллончиках. Обслуживание цепи лучше производить после поездки, т.к. для полимеризации смазки необходимо время. Следите за правильным натяжением цепи - провисание нижней ветви должно быть в пределах от трех до пяти сантиметров.
Электрооборудование мотоцикла.
Если Вы случайно перепутали полярность подключения аккумулятора сильно не расстраивайтесь, обычно сгорает установленный на этот случай предохранитель. Если неисправность электрооборудования сложнее, чем перегоревшая лампочка, обратитесь к специалисту. Основной причиной выхода из строя электронных систем мотоцикла является перенапряжение в бортовой сети, причиной которого часто бывает просто плохой контакт клемм аккумулятора.
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
|
а — OHV,
|
7 — тарелка (подпятник);
|
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
|
а — одноцилиндровый двухтактный;
|
е — четырехтактный V-образный с поперечным расположением коленчатого вала;
|
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
Про автомобильные двигатели написано очень много статей, есть масса различной информации. Про двигатели мотоциклов такого количества статей, схем, описаний нет. Попробуем восполнить этот пробел. Любителей мототехники достаточно много. Среди них также есть начинающие, которые пока мало знают про устройство ДВС в мотоциклах.
На мототехнике преимущественно устанавливают двухтактные, четырехтактные, роторные и оппозитные двигатели. Последние распространены не так широко, но определенные производители их применяют.
Общее устройство и принцип действия
Мотоциклы оснащаются агрегатами, в камерах сгорания которых тепловая энергия, выделяющаяся от сгорания топлива, превращается в механическую. Поршень двигателя мотоцикла воспринимает энергию продуктов сгорания, после чего начинаются возвратно-поступательные движения. Благодаря кривошипно-шатунному механизму вращается коленчатый вал. Это основные узлы в ДВС.
Кривошипно-шатунный механизм практически не отличается от автомобильного двигателя. Поршневая группа также мало чем отличается. Поршень здесь имеет несколько колец, шатун и палец. Полный объем цилиндров двигателя состоит из рабочего, а также из объема (путь это будет условно V) цилиндров. Отношение полного рабочего объема двигателя мотоцикла к V цилиндров называют степенью сжатия. Чем эта степень сжатия выше, тем эффективнее будет работать мотор. В современных двигателях степень сжатия может достигать 9-10 единиц. А спортивные двигатели могут иметь и более лучшие характеристики - от 12 и выше. Нужно сказать, что конструкция двухтактных и четырехтактных моторов немного иная. Отличия между ними сейчас рассмотрим.
Четырехтактный двигатель
В моторах такой конструкции цикл составляет четыре рабочих такта. В чем суть его работы? За один цикл коленчатый вал делает два оборота. На фазе впуска коленчатый вал уходит в нижнюю мертвую точку, а в цилиндр под воздействием разряжения попадает топливная смесь. Далее происходит такт сжатия. Что происходит в этот момент? Поршень поднимается и сжимает рабочую смесь. В это время впускной и выпускной клапаны закрыты и горючее поджигается от свечи. При сгорании топлива газы существенно расширяются и производят полезную работу. Далее поршень при движении вверх выдавливает газы через выпускной клапан.
V-образный двухцилиндровый агрегат
Этот агрегат один из самых древних. Но сегодня эта схема еще жива и используется. Эта схема с двумя цилиндрами, общей шейкой шатунов и V-образной конструкцией не имеет никаких проблем с эффектом качающейся пары. Лучшим углом развала цилиндров считается 90 градусов. Вибрации от этого агрегата во время работы незначительны.
Это практически идеальный двигатель мотоцикла, но угол развала делает габариты больше, что затрудняет монтаж его в раму. Но сделать такое возможно - это подтверждается мотоциклами от «Дукати». Данная компоновка нетрадиционная, но все равно до сих пор есть на спортивных машинах, участвующих в мировых чемпионатах.
Двухтактный мотор
В двигателях мотоциклов такой конструкции рабочий цикл осуществляется за один оборот коленвала. Еще одна особенность - отсутствие в конструкции впускного и выпускного клапана. Их функция возложена на поршни. Последние при движении открывают и закрывают каналы для подачи топливной смеси и выпуска отработанных газов. На некоторых моделях на впуске может быть установлен лепестковый клапан. Под поршнем в двухтактных моторах есть картер, который также участвует в процессе газообмена.
Когда поршень двигается к верхней мертвой точке, топливная смесь поступает в камеру сгорания в подпоршневое пространство. Через надпоршневое пространство выбрасываются газы, которые остались от прошлого цикла. Когда окна закроются, начинается такт сжатия. В районе верхней мертвой точки смесь воспламеняется искрой. Затем при сгорании образуются газы, они расширяются и толкают поршни вниз. Когда последние опустятся на две трети рабочего хода, то откроется окно в выхлопную систему. Через другие окна поступит новая порция рабочей смеси. А при опускании поршень создаст нужное давление. Этот процесс называется продувкой, а каналы называют продувочными. В современных моторах есть большое количество каналов. Это так называемая возвратно-петлевая продувка.
Двухтактные рядные двухцилиндровые ДВС
Практически все моторы, действующие по этому принципу, работают по одной схеме. В ней задействуется коленвал, а шатунные шейки на нем расположены под углами в 180 градусов. Эти модели по сравнению с четырехтактными аналогами имеют меньшее количество недостатков. Это можно связать с тем, что искра в каждом цилиндре проскакивает после полного оборота коленчатого вала. В результате отсутствует неравномерность вспышек, которая есть в четырехтактных моторах.
Но велик эффект так называемой качающейся пары. При высоких частотах оборотов коленвала этот эффект может проявиться в навязчивых вибрациях. Проблема осложняется еще и тем, что этим двухцилиндровым моторам нужны отдельные камеры. Это означает наличие в конструкции центрального коренного подшипника, а также сальников. В результате коленвал будет более широким, чем в четырехтактном аналоге.
Двухтактный V-образный мотор
Двигатель, построенный по этой схеме, является сейчас большой редкостью. Один из примеров такого агрегата - NS 250 от «Хонда».
Он был создан преимущественно для японского рынка. Так как мотор двухтактный, то необходима отдельная кривошипная камера, что конструктивно сделать невозможно. «Качающейся пары» не избежать, но силы, которые характерны для двухтактных моторов, здесь не действуют.
Рядный трехцилиндровый мотор
Этот агрегат, установленный поперечно, является развитием рядного двухцилиндрового двигателя. Инженеры пытались найти компромиссы между вибрацией и размерами четырехцилиндрового ДВС. Такая схема была основной в 70-х годах.
Этому есть множество примеров. В основном, с рядными трехцилиндровыми двигателями шла техника японских «Сузуки» и «Кавасаки». Существуют и другие схемы конструкций моторов. Это четырехцилиндровые, шестицилиндровые рядные и V-образные агрегаты.
«Днепр»
Этот мотоцикл считался культовым среди увлеченных людей. Здесь устанавливался оппозитный мотор. Многие ругают эту конструкцию за высокий расход топлива. Но по сравнению с другими двигателями такого типа, двигатель мотоцикла «Днепр» был более совершенным.
Устройство
Размещение цилиндров здесь оппозитное (такое же, как и на других советских мотоциклах в классе тяжелых). По особенностям конструкции и техническим характеристикам это отечественный форсированный ДВС для мотоциклов дорожного типа.
Цилиндры, расположенные горизонтально, значительно лучше охлаждаются, а кривошипно-шатунный механизм лучше уравновешен. Что касается системы питания, то для каждого цилиндра инженеры предусмотрели по отдельному карбюратору. Это облегчало запуск и увеличивало мощность двигателя мотоцикла.
Индекс агрегата - МТ8. Кроме конструктивных отличий, он превосходил прочие моторы и в технических характеристиках. Так, мощность составляет 32-35 лошадиных сил. Максимальная скорость составляла 90-105 километров в час, если мотоцикл был оснащен коляской. Расход топлива составил шесть литров на 100 километров. При этом объем двигателя мотоцикла - всего 650 кубических сантиметров.
Преимущества конструкции
Главное отличие этого двигателя от всех прочих - это камеры сгорания более совершенной конструкции. Они имеют гильзу из чугуна, которая заключена в рубашку охлаждения из алюминиевого сплава. Здесь уже нет чугунных литых цилиндров, которые постоянно были подвержены перегреву на «Уралах» и других тяжелых мотоциклах.
Такой подход позволил значительно улучшить охлаждение и полностью исключить работу ДВС в режиме перегрева. На «Уралах» к такой конструкции пришли только в начале 80-х годов. Еще одна особенность - монолитный, а не составной коленвал, а также вкладыши в нижних головках на шатунах (а не подшипники качения). Это позволило значительно снизить шум. А еще у владельцев есть возможность легкого ремонта двигателя мотоцикла (в частности, коленчатого вала). При этом такой ремонт можно выполнять до четырех раз. Было мнение, что этот агрегат часто клинил из-за этих самых вкладышей. На самом деле клинил мотор не из-за этого, а из-за халатного обращения владельцев. Несвоевременно менялось масло, применялись некачественные масла в двигатель мотоцикла. Один-единственный недостаток данного силового агрегата - это несовершенный процесс фильтрации масла при помощи центрифуги. В остальном технология была неплохой и весьма современной.
Двигатели ИЖ
Созданный в 87-м году на ижевском заводе мотоцикл ИЖ до сих пор популярен среди любителей мототехники. И ведь есть за что его любить - это надежный и качественный мотоцикл. Он имеет строгий классический дизайн и ряд преимуществ перед “Юпитером”. Однако имеется и минус - коленчатый вал двигателя мотоцикла ИЖ значительно больше и массивнее. На что это влияет? Ввиду этого мотор работает на более низких оборотах, за счет чего снижена мощность. Это двухтактный одноцилиндровый двигатель. Заправляют его смесью из масла и бензина.
При мощности в 22 силы объем двигателя мотоцикла составляет 346 кубических сантиметров. Это хороший показатель для такого небольшого объема. Если использовать агрегат по максимуму, то можно достичь скорости в 120 километров в час.
Китайские двигатели
Сейчас не все могут себе позволить восстанавливать отечественную мототехнику, приобретать качественные японские или американские мотоциклы. Китайская продукция на порядок дешевле и пользуется хорошим спросом. Моторов, которые бы разработали китайские инженеры, нет. Все агрегаты - это переработанные ДВС от «Хонда», «Ямаха», «Сузуки» или же проданные лицензированные агрегаты от этих же брендов. Четырехтактные экземпляры вполне качественные, так как изготавливаются на японских линиях. А вот по поводу двухтактных ДВС у многих мнения сугубо негативные.
Моторы из Китая имеют две маркировки. Одна применяется для внутреннего использования, а вторая нужна для всего остального мира. Первые буквы в названии - это завод. Цифра 1 означает, что мотор с одним цилиндром, 2 - соответственно, с двумя. Третья буква - это объем. Так, I - это двигатель мотоцикла 125 см 3 . A,B - 50 см 3 , G - до 100 см 3 . L - до 200 кубических сантиметров.
Владельцы китайских лицензионных моторов утверждают, что по качеству и техническим характеристикам, а также по надежности они значительно лучше отечественных силовых агрегатов. Также они практически беспроблемные - нужно понимать, что это все-таки не китайское народное творчество, а мотор, изготовленный по лицензии. Даже двигатель мотоцикла на 250 «кубиков» китайский будет иметь достаточный уровень надежности.
Масло для мотоциклетных моторов
Каким бы надежным и устойчивым ни был силовой агрегат, качество его работы зависит от того, какое масло использует владелец. Необходимо заливать только рекомендуемый производителем продукт. Он может быть полусинтетическим, синтетическим или даже минеральным. Масло для каждого двигателя разное, и конкретную маркировку нужно смотреть в инструкции по эксплуатации. Также стоит помнить, что для двух- и четырехтактных двигателей используют разную смазку.
В заключение
Как видно, двигатель для мотоцикла практически не отличается от автомобильного. Есть небольшая разница между ними в конструкции. Принцип работы силовых агрегатов тот же. В этих ДВС также имеются инжекторные системы питания, применяются системы жидкостного охлаждения, даже присутствуют экологические нормы. Есть модели и с карбюраторами - это тоже достаточно современная техника. Двигатели и их конструкции постоянно развиваются, возможно, вскоре инженеры придумают идеальный мотоциклетный мотор.
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