Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного - сравнительный анализ. Четырехтактный одноцилиндровый двигатель

принцип работы, ремонт :: SYL.ru

Двигатели внутреннего сгорания должны были заменить промышленную паровую машину. Однако энтузиасты, которые работали над созданием мотора, смогли ощутить потенциал, который заложен в него. Изобретателям удалось отыскать способы, которые позволили в значительных пределах увеличить мощность агрегата без существенного увеличения массы. Так, Николаус Отто сыграл одну из главных ролей в этом проекте. Он создал самый первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.

Как Отто двигатель разрабатывал

Агрегат, изобретенный ученым по имени Альфонс Бо де Роша, а затем построенный немецким инженером Николаусом Отто в 1867 году, в те годы считался максимумом технологичности и практически совершенством. Аналогов для него просто не существовало. Мотор был очень недорогим в эксплуатации, имел компактные размеры, а также ему не нужно было частое обслуживание.

Работа четырехтактного двигателя была построена по четкому алгоритму. Сегодня его называют «циклом Отто». В 1875 г. Николаус Отто в своей компании выпускал больше, чем 600 двигателей за год.

От четырехтактного ДВС до автомобиля

В команде инженеров, которые работали над созданием агрегата, был один талантливый парень – Готлиб Даймлер.

Он тогда горел идеей создания на базе этого мотора настоящего автомобиля. Но Отто не желал модернизировать уже имевшийся успешный мотор. Даймлер был вынужден уйти из проекта, но желание построить автомобиль никуда не делось.

В итоге вместе со своим другом и единомышленником в 1889 году Даймлер таки собирает автомобиль, в основе которого лежит бензиновый четырехтактный двигатель, функционирующий по алгоритму Отто.

Отличие 4-тактного двигателя от 2-тактного

Цикл работы ДВС – это несколько процессов, которые направлены на получение порции силы, которая будет воздействовать на коленвал. Цикл этот состоит из впрыска топлива, сжатия, зажигания топливной смеси, расширения газов, выпуска.

Такт в двигателе внутреннего сгорания – это один ход поршня либо вверх, либо вниз. В двухтактном моторе за один оборот коленвала совершается два такта. Когда газы расширяются, поршень совершает полезную работу.

Агрегаты, где рабочий ход происходит в два такта, называют двухтактными. А если за два оборота коленчатого вала совершается четыре такта, то это уже четырехтактный двигатель.

И те, и другие могут быть как бензиновыми, так и для дизельного топлива. Чтобы понять особенности конструкции и эксплуатации, различия между разными моторами, нужно рассмотреть принципы их работы.

Принцип работы четырехтактного двигателя

Главное отличие 4-тактного ДВС от 2-тактного - в работе газораспределения. Так, имеются отдельные фазы для впуска и выпуска. Этими фазами заведуют впускные и выпускные клапаны, которые располагаются в головке блока цилиндров. Открываются и закрываются клапаны при помощи распределительного вала, который приводится в действие от вращения коленчатого вала.

Такт впуска

На первом такте осуществляется впуск. В этот самый момент поршень начинает свое движение вниз из своей верхней мертвой точки. В цилиндре вследствие этого создается разряжение. Тем временем открывается впускной клапан. Топливная смесь всасывается в полость цилиндра. Когда поршень достигает своего крайнего нижнего положения, клапан впуска закрыватся и впускная фаза полностью завершается.

Сжатие топливной смеси

Это второй такт. Здесь поршень движется вверх, а клапаны полностью закрыты. В этот момент топливно-воздушная смесь сжимается, тем самым нагреваясь. Это нужно для более эффективного сгорания смеси.

Рабочий ход поршня

Поршень не доходит до своего крайнего верхнего положения. В бензиновых агрегатах – от свечи, а в дизельных – от сжатия топливная смесь загорается. Газы от сгорания очень резко расширяются, сила воздействует на поршень, и он идет вниз. Так четырехтактный двигатель совершает работу.

Выпуск отработанных газов

После того как поршень совершил свою полезную работу, он находится в крайнем нижнем положении. Теперь нужно удалить из полости цилиндра отработанные газы. Это выполняется через выпускной клапан. Газы выталкиваются из цилиндра в тот момент, когда поршень идет вверх.

Такты в дизельных ДВС

Порядок или алгоритм в дизельных двигателях отличается только тем, что в момент сжатия в полость цилиндра подается лишь воздух. Дизельное топливо подается в камеру только в конце такта сжатия топлива при помощи форсунок.

Отличия двухтактного и четырехтактного двигателя

Среди основных отличий, как уже говорилось, выделяется разная система газообмена. Двигатель внутреннего сгорания имеет для этого специальный газораспределительный механизм, который отвечает за открытие и закрытие клапанов в нужный момент цикла.

В двухтактном же моторе и процесс заполнения камеры сгорания, и ее очистка осуществляются вместе с тактом сжатия и расширения. Для этого в цилиндре имеются специальные технологические отверстия для впуска смеси и выброса газов. В агрегатах с такой конструкцией нет механизма ГРМ, что делает эти моторы гораздо проще и легче.

Одноцилиндровый четырехтактный двигатель

Моторы этой конструкции очень распространены. Их можно найти не только в автомобилях, но и в мотоциклах, скутерах, тракторах, мотоблоках. В Китае производят литровые двигатели, которые используются для работы с мотоблоками.

Одно из главных достоинств таких ДВС - это очень маленькое отношение площади камеры сгорания к объему. Это дает минимальные потери тепловой энергии. КПД в таких двигателях очень высокий.

Устройство аналогично многоцилиндровым двигателям. Ничего нового здесь нет. Все те же четыре рабочих такта.

Этот четырехтактный двигатель предназначен для применения в утилитарных мотоциклах, мопедах, скутерах.

Капризы одноцилиндровых моторов

Во время работы двигателя создаются очень высокие температуры. Детали, которые работают в парах трения, должны периодически охлаждаться и хорошо смазываться. Зазоры между узлами нужно промывать, чтобы удалить продукты износа. Также хорошее масло отлично отводит тепло от поверхностей, которые работают наиболее интенсивно.

Также нужно позаботиться о хорошей дополнительной системе охлаждения. В мотоциклах и скутерах охлаждение зачастую воздушное.

Четырехтактники на мотоциклах

Да, эти моторы очень популярны среди производителей хороших, серьезных мотоциклов. Основное отличие – это дизайн. Если в автомобилях двигатель спрятан под капотом и дизайн его особо не разрабатывали, то в мире мотоциклов внешний вид силового агрегата имеет серьезное значение.

Вот уже более 15 лет в моде двухцилиндровый четырехтактный двигатель мотоцикла, представленный сегодня множеством моделей с самым разным объемом. Отличить такие двигатели можно по характерному звуку.

Однако среди мотоциклистов особой популярностью пользуются рядные четырехцилиндровые агрегаты. Эти моторы лишь немного опережают автомобильные ДВС. К примеру, схема на четырех клапанах лишь недавно получила признание в строительстве автомобилей. А на мотоциклах она использовалась еще с 70-х.

Для мотоцикла четырехтактник является более актуальным. Так, эти ДВС более экономичны, эффективны, экологичны, чем двухтактные агрегаты. Это – преимущества данных двигателей на мотоциклах. Также двигатели для мотоциклов сделаны таким образом, чтобы работать на высоких оборотах. Максимальная мощность выдается на оборотах до 14-16 тысяч на современных моделях.

Новые технологии по старому принципу

С того самого момента, как изобрели четырехтактный двигатель, он постоянно совершенствовался. Много новинок пришлось на механизм ГРМ. К примеру, сейчас число клапанов на цилиндр может доходить и до 5-ти. Современные производители также применяют особые системы изменения фаз распределения газов.

Произошли изменения и в системе питания. Современные моторы больше не используют карбюратор – везде инжекторы и электроника.

Чтобы улучшить наполняемость камер сгорания воздухом, применяют системы наддува. Это позволяет увеличить мощность при малом объеме, а также снизить расход топлива.

Но при всем этом принцип действия ДВС остается все тем же, каким и был.

Четыре такта: недостатки и достоинства

Основной и "жирный" плюс таких агрегатов – это экономичность. К тому же они не слишком шумные. Применение вместе с ними катализаторов позволяет снизить токсичность выброса отработанных газов.

Еще одно преимущество - это, конечно же, высокая надежность. Ресурс может доходить до миллиона километров, и это далеко не предел. Ремонт четырехтактного двигателя нужно делать не так часто.

Среди недостатков – сложная конструкция, дорогое производство, требовательность в эксплуатации. Этим агрегатам обязательно нужно качественное топливо и масло. Осуществить ремонт самостоятельно практически невозможно.

Чтобы с этими моторами никогда не было проблем, «кормите» их только качественным бензином. И тогда они будут работать долго, надежно и исправно. Конструкция, которая столько лет не меняется, – это показатель надежности и эффективности.

www.syl.ru

устройство, принцип работы, технические характеристики

Начинающие водители иногда думают, что самое главное качество, которое имеют двигатели мотоциклов, - это количество лошадиных сил, и считают, что средство будет ездить хорошо, лишь обладая мощностью более ста сил. Однако, помимо этого показателя, существует множество характеристик, влияющих на качество работы мотора.

Виды двигателей мотоциклов

Бывают двухтактные и четырехтактные моторы, принцип работы которых несколько отличен.

Также на мотоциклах устанавливают разное количество цилиндров.

Помимо родного карбюраторного мотора, часто можно встретить инжекторные агрегаты. И если первый вид мотоциклисты привыкли исправлять самостоятельно, то инжекторный двигатель с прямой системой впрыска своими руками чинить уже проблематично. Давно уже выпускают дизельные мотоциклы и даже с электродвигателем. В статье будут рассматриваться характеристики двигателя мотоцикла карбюраторного типа.

Как работает двигатель

В цилиндрах двигателя тепловая энергия сгорающего топлива преобразовывается в механическую работу. При этом движущийся из-за давления газа поршень приводит к вращению коленчатый вал через кривошипно-шатунный механизм. Этот механизм состоит из коленчатого вала, шатуна, поршня с кольцами, поршневого пальца, цилиндра.

Различия в конструкции ведут к разной работе двух- и четырехтактного двигателя.

Четырехтактный двигатель

Такие моторы имеют рабочий цикл в четыре такта поршня и два оборота коленвала. Схема двигателя наглядно показывает устройство поршневого ДВС и его рабочий процесс.

1. При впуске поршень опускается от верхней мертвой точки, засасывая смесь через открытый клапан.

2. При сжатии поршень, поднимающийся от нижней мертвой точки, сжимает смесь.

3. При рабочем ходе смесь, загоревшись от электрической свечи, сгорает, и газы перемещают поршень вниз.

4. При выпуске поршень, поднимаясь, выталкивает отработавшие уже газы через открытый выпускной клапан. Когда им снова достигается верхняя мертвая точка, выпускной клапан закрывается, и все повторяется заново.

Преимуществами четырехтактников являются:

• надежность;

• экономичность;

• менее вредный выхлоп;

• небольшой шум;

• масло с бензином предварительно не смешивается.

Конструкцию этого вида может отобразить следующая схема двигателя.

Двухтактный двигатель

Объем двигателя мотоцикла этого вида, как правило, меньше, а рабочий цикл занимает один оборот. Кроме того, в нем нет впускных и выпускных клапанов. Эту работу воспроизводит сам поршень, который открывает и закрывает каналы и окна на цилиндрическом зеркале. Также при газообмене применяется картер.

Преимуществами этого двигателя являются:

• при одинаковом объеме цилиндра он имеет мощность, превосходящую четырехтактник в 1,5-1,8 раз;

• не имеет распределительного вала и клапанной системы;

• изготовление обходится дешевле.

Цилиндры и рабочий процесс в них

Рабочий процесс одного и другого двигателя происходит в цилиндре.

Поршень здесь перемещается по цилиндрическому зеркалу или вставной гильзе. Если работает воздушное охлаждение, то цилиндрические рубашки имеют ребра, а при водном охлаждении — внутренние полости.

Коленвал через шатун воспринимает движение поршня, трансформируя его во вращательное, а затем передавая крутящий момент трансмиссии. Также от него начинают работать газораспределительный механизм, насос, генератор и уравновешивающие валы. Коленчатый вал имеет одно или несколько колен в зависимости от количества цилиндров.

В четырехтактном моторе, чтобы цилиндр лучше наполнялся смесью, впуск начинается еще до достижения поршнем верхней мертвой точки, а заканчивается после прохождения им нижней мертвой точки.

Очистка его начинается еще до достижения нижней мертвой точки, а выталкиваются отработавшие газы при движении поршня к верхней мертвой точке. После этого выпускной клапан закрывается, чтобы газы покидали цилиндр.

На моторе этого вида используются следующие типы газораспределительного механизма:

В последнем типе имеется минимальное количество элементов, благодаря чему коленчатый вал может вращаться быстрее. Поэтому DOHC получает все большее распространение.

Четырехтактные моторы имеют более сложную конструкцию по сравнению с двухтактными, так как имеют систему смазки и газораспределительный механизм, отсутствующий у двухтактников. Тем не менее они стали широко распространяться из-за экономичности и менее вредного воздействия на окружающую среду.

Двигатели мотоциклов чаще всего бывают одно-, двух- и четырехцилиндровыми. Но встречаются агрегаты и с тремя, шестью и десятью цилиндрами. Цилиндры при этом бывают рядными — продольными или поперечными, горизонтальными оппозитными, V-образными и L-образными. Рабочий объем моторов обычно имеют не выше полутора тысяч кубов эти мотоциклы. Мощность двигателя — от ста пятидесяти до ста восьмидесяти лошадиных сил.

Моторное масло

Смазка необходима для того, чтобы между деталями мотора не возникало чрезмерное трение. Она реализуется при помощи моторных масел, имеющих стойкую структуру от воздействия высоких температур и малую вязкость при низких показателях. Помимо этого, они не образуют нагар, не агрессивны к пластмассовым и резиновым деталям.

Масла бывают минеральными, полусинтетическими и синтетическими. Полусинтетика и синтетика стоят дороже, но эти виды предпочитают больше, так как считается, что они полезнее для двигателя. Для двухтактников и четырехтактников применяются разные виды масел. Также они отличаются по степени форсировки.

«Мокрый» и «сухой» картер

В четырехтактных двигателях используют три способа подачи масла:

Причем большинство трущихся пар смазываются под давлением от масляного насоса. Но есть и те, которые смазываются масляным туманом, образующимся вследствие разбрызгивания кривошипно-шатунного механизма, а также детали, к которым масло стекается по каналам и желобам. При этом поддон картера служит резервуаром. Его называют в этом случае «мокрым».

В других мотоциклах предусмотрена система «сухого» картера, где одной секцией масло откачивается в бак, а другой подается под давлением к местам трения.

В духтактниках смазка происходит маслом, которое находится в парах топлива. Его смешивают с бензином предварительно, или во впускном патрубке оно подается насосом-дозатором. Этот последний вид получил название «система раздельной смазки». Он особенно распространен на зарубежных моторах. В России система входит в двигатель мотоцикла «Иж Планета 5» и «ЗиД 200 Курьер».

Система охлаждения

Когда топливо в двигателе сгорает, выделяется тепло, из которого почти тридцать пять процентов уходит на полезную работу, а остальное рассеивается. При этом, если процесс неэффективен, детали в цилиндре перегреваются, что может привести к их заклиниванию и повреждению. Чтобы такого не произошло, применяется система охлаждения, которая бывает воздушной и жидкостной в зависимости от вида мотора.

Воздушная система охлаждения

В этой системе детали охлаждаются за счет встречного воздуха. Иногда для лучшей работы поверхности цилиндра его головки делают ребристыми. Иногда используется принудительное охлаждение с помощью вентилятора с механическим или электроприводом. У четырехтактников еще и тщательно охлаждают масло, для чего поверхность картера увеличивают и устанавливают специальные радиаторы.

Жидкая система охлаждения

Вариант подобен тому, что устанавливается на автомобилях. Теплоносителем здесь выступает антифриз, который является низкозамерзающим (от минус сорока до минус шестидесяти градусов по Цельсию) и высококипящим (от ста двадцати до ста тридцати градусов по Цельсию). Помимо этого, антифризом достигается антикоррозийный и смазывающий эффект. Чистую воду в этом качестве использовать нельзя.

Перегрев системы охлаждения может быть вызван перегрузкой или загрязнением поверхностей, отводящих тепло. Также в ней могут сломаться отдельные элементы, из-за чего жидкость вытечет. Поэтому за работой охлаждения необходимо постоянно следить.

Система питания

В качестве топлива для карбюраторных мотоциклов используют бензин, октановое число которого не ниже 93.

Двигатели мотоциклов имеют систему питания, в которую входит топливный бак, кран, фильтр, воздушный фильтр и карбюратор. Бензин находится в баке, который в большинстве случаев установлен выше мотора для того, чтобы самотеком поступать в карбюратор. В иных случаях он может подаваться при помощи специального насоса или вакуумного привода. Последний можно встретить на двухтактниках.

В топливном баке имеется крышка со специальным отверстием, куда поступает воздух. Во многих зарубежных мотоциклах, впрочем, воздух попадает через угольные резервуары. А некоторые имеют на крышке замок.

Благодаря топливному крану предотвращается подтекание топлива.

Через воздушный фильтр в карбюратор поступает воздух. Фильтр бывает трех видов.

1. В компактно-масляном типе воздух поступает в центр, поворачивает на 180 градусов и проходит в фильтр. При этом он очищается при повороте потока, где тяжелые частицы оседают в масле. Таким фильтром снабжен двигатель мотоцикла «Урал» и «Иж». Однако за рубежом используются другие виды, бумажные и поролоновые.

2. Бумажные фильтры являются одноразовыми. Их необходимо менять на каждом техническом обслуживании.

3. Поролоновые фильтры многоразовые — их можно промывать и вновь пропитывать маслом.

Спортивные мотоциклы, у которых двигатель 250 кубов и выше, сегодня имеют систему так называемого «прямого впуска», когда забор воздуха происходит спереди обтекателя, благодаря чему наполнение цилиндров на высоких скоростях увеличивается.

Карбюратор и его виды

Это устройство подготавливает и дозирует воздушно-топливную смесь, которая после него перейдет в цилиндр. Современные карбюраторы бывают трех видов:

Все отечественные моторы, а также двигатель мотоцикла «Урал» имеют золотниковые карбюраторы. Исключение составляет только «Урал-Восток», на котором установлен карбюратор постоянного разрежения.

В золотниковом карбюраторе ручка газа связана с золотником. Через воздействие на него регулируется поступающий в мотор воздух. С золотником связана конусная игла, которая входит в распылитель. При ее изменении смесь обогащается или обедняется. На распылителе установлен топливный жиклер. А вместе все элементы составляют дозирующую систему.

В карбюраторах постоянного разрежения движение ручки газа передается дроссельной заслонке, которая находится ближе к выходу из карбюратора. Воздух в камере над золотником взаимодействует со смесительной карбюраторной камерой. Так получается, что движение золотника регулируется разряжением во впускном тракте.

Регистровые карбюраторы, которыми снабжены многие иностранные одноцилиндровые четырехтактники, например двигатели Honda, совмещают в себе два предыдущих типа. В нем имеются две смесительные камеры, где в одной золотник приводится от ручки, а в другой — от разрежения в смесительной камере.

Запуск

Для того чтобы завести холодный мотор, необходима обогащенная смесь. В камере некоторых карбюраторов для этого имеется утопитель поплавка. Когда нажимается его стержень, уровень топлива в камере резко возрастает до уровня выше допустимого. Из-за этого топливо начинает перетекать во впускной трубопровод. А часть топлива вытекает наружу. С некоторых пор, правда, конструкции карбюраторов выполняют таким образом, чтобы пары не попадали наружу. Такие конструкции предполагают использование обогатительной смеси, представляющей собой воздушную заслонку или еще один топливный канал. Ее применяют вместо утопителя.

В последнее время четырехтактные двигатели мотоциклов часто имеют систему впрыска топлива на электроуправлении. Она состоит из топливного насоса с электроприводом, аккумулятора, электромагнитных форсунок, электронного БУ, который соединен с различными датчиками, распределительного трубопровода.

Встречаются также системы регулирования моторов, где регулировка систем питания и зажигания объединены, что повышает экономичность и в то же время мощность агрегата.

Основная неисправность системы питания, из-за которой может потребоваться ремонт двигателя мотоцикла, - сокращение или даже прекращение подачи топлива из-за засора. Чтобы этого избежать, используют топливный фильтр. Кроме этого, необходимо следить за состоянием воздушного фильтра и герметичности патрубков.

Система выпуска

Выпускная система состоит из цилиндрического выпускного канала, патрубка и глушителя. В двухтактниках от размеров и формы деталей системы напрямую зависят экономичность и мощность. Поэтому для них используют выпускные системы на каждом цилиндре в отдельности. Они имеют резонатор, патрубок и глушащую насадку.

У четырехтактников выпуском управляют клапаны газораспределительной системы, поэтому резонанс в них особой роли не играет. В них обычно все патрубки сводятся к единственному глушителю.

На некоторых мотоциклах выпуски снабжены каталитическими нейтрализаторами, снижающими токсичность выбросов (они установлены, например, на двигатели Honda и других японских производителей). Такие устройства были разработаны вследствие ужесточающихся требований к отработавшим газам в странах Евросоюза, США и Японии. Для того чтобы предотвратить обратный выброс смеси из цилиндров на холостом ходу и малом вращении коленчатого вала, в выпускных системах многих мотоциклов предусматриваются специальные мощностные клапаны.

fb.ru

Рассмотрим основной принцип работы двухтактного двигателя на примерах

Двигатель внутреннего сгорания работает по давно изученным принципам. Мы будем рассматривать поршневые моторы, поскольку роторные, и прочие экзотические агрегаты, преобразующие энергию горения в кинетическую, не так распространены. Для лучшего понимания процесса, определимся с техническими терминами:

• Рабочий цикл двигателя – цепочка чередующихся процессов, в результате которых энергия сгорания топлива трансформируется во вращение колес (при использовании в транспортном средстве)
• Впуск – наполнение цилиндра смесью паров бензина и воздуха (в бензиновых моторах) или воздухом в дизельных моторах
• Сжатие – спрессовывание топливной смеси в цилиндре
• Рабочий ход – расширяющиеся газы, после воспламенения горючей смеси, стремительно гонят поршень вниз
• Выпуск – проветривание полости цилиндра от порции отработанных газов.

В ходе рабочего цикла, процессы следуют в строго определенном порядке. Каждый из них называется тактом. С механической точки зрения, такт – это движение поршня от одной мертвой точки до второй. В зависимости от конструкции мотора, тактов может быть два или четыре.

Что из себя представляет двухтактный двигатель — видео

Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного?

За каждый поворот коленвала на 180° совершается два такта (разные, в зависимости от типа двигателя). Отработка процесса двухтактного ДВС осуществляется за один оборот, а четырехтактного – за два оборота коленвала. Непонятно? Рассмотрим вопрос подробнее.

Важно! Есть пассивные и активные такты. Точнее активный цикл один – рабочий ход. Остальные движения цилиндра происходят по инерции маховика, закрепленного на оси мотора. Это касается одноцилиндрового мотора, каждый следующий цилиндр работает со сдвигом по фазе, и тяжелый маховик более не нужен. Поэтому его роль выполняет шестерня, за которую цепляется стартер.

Современный мотор достаточно сложен с инженерной точки зрения. Процессы обеспечиваются различными вспомогательными механизмами, их работа должна быть синхронизирована. Кроме того, компоненты двигателя имеют определенную массу, соответственно присутствует инерция.

Трущиеся детали замедляются сопротивлением. Это замедляет процесс и отбирает дополнительную мощность. Все поправки надо учитывать при проектировании мотора.

Запрограммировать алгоритм управления сложно, условия эксплуатации постоянно меняются. Если последовательность смены циклов даст сбой – произойдет потеря мощности или остановка двигателя. Поэтому для бесперебойной работы нужно так много приспособлений вокруг пары: поршень, цилиндр.

Логика подсказывает, что при меньшем количестве тактов, управление можно сделать проще. Именно поэтому инженеры по-прежнему развивают направление двухтактных ДВС.

Чтобы понять разницу между двухтактным и четырехтактным двигателем, рассмотрим организацию работы последнего.

Особенностью конструкции четырехтактных моторов является разделение клапанов на входе и выходе.

Впуск

По инерции, поршень движется вниз, создавая вакуум в камере сгорания. В этот момент через открытый впускной клапан в полость проникает готовая топливовоздушная смесь.

Сжатие

Поршень (опять же по инерции) движется к высшей точке. Оба клапана герметичны, горючая смесь сжимается. Это первое применение хорошей компрессии. Смесь не проникает в картер.

Рабочий ход

Искра свечи, происходит взрыв. Стремительно расширяющиеся газы толкают поршень вниз. Это второе применение компрессии. Чем она выше, тем больше энергии от взрыва будет передано на коленвал.

Важно! После прохождения верхней мертвой точки, шатун поршня занимает опережающее положение на коленвале, поэтому не происходит обратного вращения. Сила давления ускоряет вал мотора, сообщая полезный крутящий момент.

Выпуск

Поршень (снова по инерции) движется к верхней мертвой точке. В открытый выпускной клапан выдавливаются отработанные газы. При достижении максимальной высоты, поршень готов к всасыванию очередной порции воздушной смеси.

Эта схема работы двигателя характерна для одноцилиндрового мотора. При многоцилиндровой компоновке (собственно, другой на автомобилях практически нет), каждый следующий поршень сообщает крутящий момент, замещая инерцию маховика.

Поэтому коленвал вращается более равномерно. А в каждом отдельно взятом цилиндре, рабочий цикл происходит именно так.Четырехтактный двигатель работает тише, ровнее. Система смазки отделена от топливной системы – улучшена экология. При этом мотор уступает в мощности двухтактнику аналогичного объема, поскольку на один рабочий цикл приходится два оборота коленвала.

Принцип работы двухтактного двигателя

Конструкция такого мотора проста и сложна одновременно. Простота заключается в отсутствии огромного количества дополнительных элементов: таких, как газораспределительный механизм с приводом от коленвала, система смазки с насосом, дополнительные кольца не поршне.

С другой стороны – двухтактники имеют сложную архитектуру блока цилиндров. Сложную не в плане сборки, а в плане конструирования. Система впуска/выпуска должна быть спроектирована с виртуозной точностью, иначе половина энергии сгоревшего топлива буквально вылетит в трубу.

Принцип действия двухтактного двигателя по циклам

Собственно их всего два, следуя названию конструкции: сжатие и рабочий ход. На самом деле работа двухтактного двигателя намного сложнее, и реально разбивается на четыре процесса. Однако в рамках принятых стандартов, они объединяются.

Сжатие

Такт 1. Процесс 1Поршень по инерции движется вверх. Поступившая через вентиляционое отверстие (2) топливная смесь (новый заряд) выталкивает остатки выхлопных газов через выпускной коллектор (1).

В надпоршневой камере (I) есть некоторое разделение нового заряда и выхлопа. В это же время, через впускной клапан (3) в кривошипную камеру (II) нагнетается очередная порция бензиновой смеси.

Одновременно пары масла, оседают на механизмах, производя их смазку (в таких двигателях масло добавляется в топливо).

Как только верхняя часть поршня перекроет выпускное окно (1), смесь начинает сжиматься, вплоть до достижения поршнем верхней мертвой точки.

Такт 1. Процесс 2На свече зажигания вспыхивает искра, топливовоздушная смесь взрывается, поршень получает толчок и стремительно движется вниз.

Важно! Понятия «вверх», «верхняя мертвая точка», «вниз», «нижняя мертвая точка» — достаточно условны. Цилиндры могут располагаться горизонтально (оппозитники «Порше» и мотоцикла «Днепр») или даже вверх ногами (самолетный двигатель типа «звезда»).

Напор газов сохраняется до момента открытия выпускного отверстия (1).

Рабочий ход

Такт 2. Процесс 4В открытый выпуск устремляются отработанные газы. Грамотно рассчитанная аэродинамика позволяет даже создать небольшое разрежение. Тем не менее, часть выхлопа остается в цилиндре.

Важно! В этот момент энергия сгорания смеси уже не действует. Все движение происходит по инерции.

В это время, поршень сжимает подготовленный свежий заряд топливной смеси, повышая давление в кривошипной камере (II). Одновременно перекрывается клапан (3).Такт 2. Процесс 4Поршень продолжает опускаться. Когда освободится перекрытое продувочное отверстие (2), топливная смесь под давлением устремится в надпоршневую камеру (I). Далее снова зависимость от аэродинамики.

Грамотно спроектированная форма камеры и поршня, не позволяет смешиваться свежему заряду и выхлопным газам. Однако на деле, потери готовой смеси неизбежны. Этот процесс еще называют продувкой.

Как видно из принципа работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, система продувки и поступления свежего заряда топливной смеси играет важную роль. Можно организовать интеллектуальную систему открывающихся клапанов, даже под электронным управлением.

Но тогда теряется смысл двухтактного цикла. Да и конструкция выйдет дороже четырехтактника.

Поэтому инженеры идут по пути аэродинамики, иногда пользуясь небольшими хитростями:

• Нагнетатель типа «Рутс»Два ротора создают подпорное давление в картере, используя этот объем в качестве ресивера. Устройство двухтактного двигателя подразумевает герметичность, так что система отлично работает. Одновременно роторный нагнетатель работает в качестве запорного клапана, не пропуская смесь обратно во впускной тракт при работе механизма.
• Применение клапана или золотника, перекрывается только впускное отверстие. Привод обычно механический, связанный с коленвалом. При смене оборотов автоматически меняется фаза открывания клапана. Самая распространенная схема – секторный дисковый золотник.
• Геометрия. Меняя взаимное расположение впускных и выпускных отверстий, можно добиться различной скорости потоков.При хорошо продуманной схеме, выхлопные газы будут выходить раньше, чем до выпускного отверстия дойдет свежий заряд топлива.
• Особая форма камеры сгорания. Это чистой воды аэродинамика. На верхнем своде камеры сгорания, и (или) на плоскости цилиндра, отформовываются специальные дефлекторы. С их помощью создаются доброкачественные завихрения, разделяющие впускной и выпускной потоки. Система очень эффективна, однако зависит от числа оборотов.

Технология нашла применение в силовых установках большой мощности, работающих на малых постоянных оборотах. Например, корабельные дизеля, в которых коленвал имеет прямую связь (без трансмиссии) с гребным валом. Тяга регулируется лопастями винта с переменным углом атаки.

Да, на судах с большим водоизмещением применяется двухтактный дизельный двигатель. Принцип работы аналогичен бензиновому двухтактнику.

Разве что при использовании турбонаддува, клапанная система имеет особую конструкцию, для регулирования фаз в зависимости от оборотов. Цилиндр, разумеется не один, как в примере.

Принцип работы двухтактного двигателя наглядно продемонстрирован в этом видео

Вывод:Понимание того, как работает двухтактный двигатель, пригодится при подборе лодочного мотора или газонокосилки. При покупке автомобиля выбираем только вид топлива.

obinstrumente.ru

Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного

Чем отличается двухтактный двигатель от четырёхтактного? Самое заметное отличие - это режимы воспламенения горючей смеси, что сразу можно заметить по звуку. Двухтактный мотор обычно издаёт пронзительный и очень громкий гул, тогда как четырёхтактному свойственно более спокойное мурлыканье.

Применение

В большинстве случаев разница состоит также в основном предназначении агрегата и его топливной эффективности. В двухтактных двигателях зажигание происходит при каждом обороте коленчатого вала, поэтому по мощности они в два раза превосходят четырёхтактные, в которых смесь воспламеняется только через оборот.

Четырёхтактные моторы экономичнее, зато тяжелее и дороже. Они обычно устанавливаются на автомобили и спецтехнику, в то время как на таких устройствах, как газонокосилки, мотороллеры и лёгкие катера, чаще встречаются более компактные двухтактные модели. А вот бензиновый генератор, например, можно найти как двухтактный, так и четырёхтактный. Двигатель скутера также может относиться к любому типу. Принцип работы этих двигателей в основном один и тот же, отличие только в способе и эффективности преобразования энергии.

Что такое такт?

Переработка топлива в обеих разновидностях моторов осуществляется посредством последовательного выполнения четырёх различных процессов, известных как такты. Скорость, с которой двигатель через эти такты проходит, — это именно то, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного.

Первым тактом является впрыск. При этом поршень движется вниз по цилиндру, а впускной клапан открывается, чтобы впустить воздушно-топливную смесь в камеру сгорания. Далее идёт такт сжатия. Во время этого такта впускной клапан закрывается, а поршень движется по цилиндру вверх, сжимая находящиеся там газы. Такт рабочего хода начинается, когда происходит зажигание смеси. При этом искра от свечи воспламеняет сжатые газы, что приводит к взрыву, энергия которого толкает поршень вниз. Последним тактом является выпуск: поршень поднимается вверх по цилиндру, а выпускной клапан открывается, позволяя выхлопным газам выйти из камеры сгорания, чтобы можно было начать процесс снова. Возвратно-поступательные движения поршня вращают коленчатый вал, крутящий момент от которого передаётся на рабочие части устройства. Так происходит преобразование энергии сгорания топлива в поступательное движение.

Работа четырёхтактного двигателя

В стандартном четырёхтактном двигателе зажигание смеси происходит на каждом втором обороте коленчатого вала. Вращение вала приводит в действие сложный набор механизмов, обеспечивающих синхронное выполнение последовательности тактов. Открытие впускных или выпускных клапанов осуществляется с помощью кулачкового вала, который попеременно нажимает на коромысла. Возврат клапана в закрытое положение выполняется с помощью пружины. Чтобы избежать потери компрессии, необходимо, чтобы клапаны плотно прилегали к головке блока цилиндров.

Работа двухтактного двигателя

Теперь посмотрим, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного по принципу работы. В двухтактных двигателях все четыре действия выполняются за один оборот коленчатого вала, во время хода поршня от верхней мёртвой точки к нижней, а затем обратно вверх. Выпуск отработанных газов (продувка) и впрыск горючего интегрированы в один такт, в конце которого происходит воспламенение смеси, и полученная энергия толкает поршень вниз. Такая конструкция устраняет необходимость использования клапанного механизма.

Место клапанов занимают два отверстия в стенках камеры сгорания. Когда поршень за счёт энергии сгорания перемещается вниз, выпускной канал открывается, позволяя отработанным газам выйти из камеры. При движении вниз в цилиндре образуется разрежение, за счёт которого через расположенный ниже впускной канал внутрь втягивается смесь воздуха и топлива. При движении вверх поршень перекрывает каналы и сжимает находящиеся в цилиндре газы. В этот момент срабатывает свеча зажигания, и весь описанный выше процесс повторяется снова. Важно то, что в двигателях такого типа зажигание смеси происходит при каждом обороте, что позволяет извлечь из них больше мощности, по крайней мере, в краткосрочной перспективе.

Соотношение массы и мощности

Двухтактные двигатели лучше подходят для устройств, от которых требуются быстрые и резкие всплески энергии, а не равномерная работа в течение длительного времени. Например, гидроцикл с двухтактным двигателем разгоняется быстрее, чем грузовик с четырёхтактным, однако он предназначен для кратковременных поездок, в то время как грузовик может проехать сотни километров, прежде чем ему понадобится отдых. Невысокая длительность работы двухтактников компенсируется низким отношением массы к мощности: такие двигатели обычно весят намного меньше, поэтому быстрее запускаются и достигают рабочей температуры. Для их перемещения также требуется меньше энергии.

Какой мотор лучше

В большинстве случаев четырёхтактные двигатели могут работать только в одном положении, тогда как двухтактные в этом отношении менее требовательны. Это во многом связано со сложностью движущихся частей, а также конструкцией масляного поддона. Такой поддон, обеспечивающий смазку двигателя, обычно присутствует только в четырёхтактных моделях и имеет огромную важность для их работы. У двухтактных двигателей обычно нет такого поддона, поэтому их можно эксплуатировать практически в любом положении без риска выплёскивания масла или прерывания процесса смазки. Для таких устройств, как бензопилы, циркулярные пилы и другие переносные инструменты, такая гибкость очень важна.

Топливная эффективность и экологическая составляющая

Часто выясняется, что компактные и быстрые двигатели сильнее загрязняют воздух и потребляют больше топлива. В нижней точке движения поршня, когда камера сгорания наполняется горючей смесью, некоторое количество топлива теряется, попадая в выпускной канал. Это можно увидеть на примере подвесного лодочного мотора; если присмотреться, вы разглядите вокруг него разноцветные маслянистые пятна. Поэтому двигатели такого рода считаются неэффективными и загрязняющими окружающую среду. Хотя четырёхтактные модели несколько тяжелее и медленнее, зато в них топливо сжигается полностью.

Стоимость приобретения и обслуживания

Меньшие по размеру двигатели обычно являются менее дорогими, как с точки зрения первоначальной покупки, так и в техническом обслуживании. Однако они рассчитаны на менее длительный срок службы. Хотя есть некоторые исключения, большинство из них не предназначено для непрерывной работы в течение более чем нескольких часов и рассчитано на не очень длительный срок эксплуатации. Отсутствие отдельной системы смазки также приводит к тому, что даже лучшие моторы такого типа относительно быстро изнашиваются и приходят в негодность из-за повреждения движущихся деталей.

Отчасти из-за отсутствия системы смазки в бензин, предназначенный для заливки в двухтактный двигатель скутера, например, необходимо добавлять определённое количество специального масла. Это ведёт к дополнительным затратам и хлопотам, а также может стать причиной поломки (если вы забудете подлить масла). Мотор 4-тактный в большинстве случаев требует минимума обслуживания и ухода.

Какой мотор лучше

В этой таблице кратко описывается, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного.

№	Четырёхтактный двигатель	Двухтактный двигатель
1.	Один такт рабочего хода на каждые два оборота коленчатого вала.	Один такт рабочего хода на каждый оборот коленчатого вала.
2.	Приходится использовать тяжёлый маховик для компенсации вибраций, возникающих при работе двигателя из-за неравномерного распределения крутящего момента, так как воспламенение горючей смеси происходит только на каждом втором обороте.	Нужен гораздо более лёгкий маховик и двигатель работает достаточно сбалансировано, так как крутящий момент распределяется намного равномернее из-за того, что воспламенение горючей смеси происходит при каждом обороте.
3.	Большой вес двигателя	Вес двигателя намного меньше
4.	Конструкция двигателя усложнена за счёт клапанного механизма.	Конструкция двигателя гораздо проще за счёт отсутствия клапанного механизма.
5.	Высокая стоимость.	Дешевле, чем четырёхтактный.
6.	Невысокий механический КПД из-за трения большого количества деталей.	Более высокий механический КПД из-за уменьшения трения за счёт небольшого количества деталей.
7.	Более высокая производительность благодаря полному удалению отработанных газов и впрыскиванию свежей смеси.	Сниженная высокая производительность из-за смешивания остатков отработанных газов со свежей смесью.
8.	Более низкая рабочая температура.	Более высокая рабочая температура.
9.	Водяное охлаждение.	Воздушное охлаждение.
10.	Меньший расход и полное сгорание топлива.	Более высокий расход топлива и смешивание свежего впрыска с остатками выхлопных газов.
11.	Занимает много места.	Занимает меньше места.
12.	Сложная система смазки.	Гораздо более простая система смазки.
13.	Низкая шумность.	Более высокая шумность.
14.	Система газораспределения с клапанным механизмом.	Вместо клапанов используются впускные и выпускные каналы.
15.	Высокая тепловая эффективность.	Менее высокая тепловая эффективность.
16.	Низкое потребление масла.	Более высокое потребление масла.
17.	Меньший износ движущихся деталей.	Повышенный износ движущихся деталей.
18.	Устанавливается в автомобили, автобусы, грузовики и т. д.	Используется в мопедах, скутерах, мотоциклах и т. д.

В ней также приведены положительные и отрицательные качества каждого из этих двух типов.

fb.ru

Двигатель мотоцикла.

Двигатель мотоцикла, мопеда, скутера, квадроцикла, снегохода и другой подобной мото-техники является агрегатом, преобразующим тепловую энергию сгораемого топлива в механическую работу, с помощью которой любое мото-транспортное средство (и не только) способно передвигаться. В этой статье, больше рассчитанной на начинающих любителей мото-техники, я постараюсь подробно описать всё, что связано с двигателем внутреннего сгорания, устанавливаемого на серийную мото-технику.

Конечно же описать абсолютно все типы двигателей в одной статье нереально, и нельзя объять необъятное, да это и не нужно, так как поняв принцип работы простейшего мотоциклетного двигателя (двухтактного и четырёхтактного) любой мото-любитель впоследствии научится разбираться практически в любом моторе, даже самом современном.

 

 

Как уже было сказано выше, на мототехнике всех мировых производителей устанавливаются двигатели внутреннего сгорания, в которых тепловая энергия сгораемого бензина преобразуется в механическую работу, для придания вращения заднему колесу.

Ниже я подробно опишу принцип работы и общее устройство двигателя мотоцикла (двигателя внутреннего сгорания).

Принцип работы (рабочий процесс) и устройство двигателя мотоцикла.

Когда мы открываем краник бензобака (на современных мотоциклах стоит автоматический вакуумный кран) то топливо поступает в поплавковую камеру мотоциклетного карбюратора. Далее мы придаём движение поршню с помощью кикстартера (или нажимая кнопку электро-стартера) и движение поршня создаёт разряжение в цилиндре и в него из карбюратора начинает поступать горючая смесь, состоящая из засасываемого через воздушный фильтр воздуха и паров мелко распыленного бензина.

Горючая смесь начинает смешиваться с остатками отработавших газов (если мотор недавно работал) и образуется рабочая смесь, которая сжимается в камере сгорания с помощью поршня и затем сжатая смесь воспламеняется в нужный момент (2-3 мм до ВМТ) с помощью искры на свече зажигания.

Давление газов от сгораемого топлива начинает расширяться и двигать поршень вниз, а он в свою очередь передаёт движение через поршневой палец и шатун на коленвал двигателя мотоцикла. При этом поступательно-прямолинейное движение поршня (благодаря устройству кривошипношатунного механизма) преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, который через моторную передачу и трансмиссию (коробку передач) передаёт вращение заднему колесу, которое двигает мотоцикл (или другую мото-технику).

Ну а преобразование тепловой энергии сгораемого топлива в механическую работу — это и есть рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания, при этом, как было отмечено выше, поршень двигателя перемещается в цилиндре вниз-верх (о поршнях подробнее ниже). А крайние точки в верху и в низу, которые занимает поршень при перемещении в цилиндре мотора, называются мёртвыми точками — верхней и нижней (ВМТ и НМТ).

Верхняя мёртвая точка — это года поршень находится в верху у камеры сгорания, то есть когда поршень максимально удалён от оси коленвала. Ну а нижняя мёртвая точка — когда поршень находится в самом низу — то есть минимально удалён от оси коленчатого вала. Ну а расстояние от верхней мёртвой точки до нижней называется рабочим ходом поршня, а процесс, который происходит за один ход поршня называют тактом.

Исходя из вышеописанного, если рабочий процесс двигателя мотоцикла (или иного транспортного средства) совершается за два хода поршня, то такой двигатель называется двухтактным. Ну а если рабочий процесс совершается за четыре хода поршня, то такой мотор называется четырёхтактным. Более подробно о двухтактном и четырёхтактном двигателях я напишу ниже, а пока следует написать ещё несколько важных моментов, касающихся обоих типов двигателей.

Объём, который образуется над поршнем, когда он находится в верхней мёртвой точке, называется объёмом камеры сгорания (или объёмом камеры сжатия). И чем меньше этот объём, тем выше степень сжатия двигателя (о степени сжатия я ещё скажу ниже), и больше максимальные обороты двигателя и тем более высокооктановый бензин требуется для работы такого мотора.

А объём цилиндра двигателя, от нижней мёртвой точки до верхней (полный ход поршня), называется рабочим объёмом цилиндра и измеряется в кубических сантиметрах в странах СНГ и Европы, и в кубических дюймах (инчах) в странах Америки. Если двигатель не одноцилиндровый, а имеет несколько цилиндров (многоцилиндровый) то рабочим объёмом многоцилиндрового двигателя считается сумма объёмов всех цилиндров.

Кстати, рабочий объём многоцилиндровых большекубатурных моторов измеряется не только в кубических сантиметрах, его проще считать в литрах (и называется литражом двигателя). А сумма рабочего объёма цилиндра и объёма камеры сгорания считается полным объёмом цилиндра. Ну а отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания называют степенью сжатия.

Ну и ещё одно понятия, связанное с моторами и которым больше всего интересуются при выборе мотоцикла — это мощность. Мощностью называется работа, которая совершается в единицу времени и измеряется в лошадиных силах.

двигатель мотоцикла: А — одноцилиндровый двухтактный, Б — опозитный четырёхтактный двигатель Уралов и Днепров, В — двухцилиндровый двухтактный двигатель типа ИЖ-Юпитер, 1 — цилиндр, 2 — поршень, 3 — шатун, 4 — коленвал, 5 — картер.

 

 

 

Двигатель мотоцикла (или другого транспортного средства) имеет кривошипно-шатунный механизм, именуемый коленчатым валом (см. рисунок 1) газораспределительный механизм, систему смазки, системы питания и зажигания, ну и систему охлаждения (воздушную или жидкостную) и о всех этих системах будет описано в этой статье, или даны ссылки на другие статьи, так как мне нет смысла повторять то, что уже есть на сайте.

 

 

 

 

Но вначале мы подробнее рассмотрим рабочий процесс двух и четырёхтактного двигателя и разберём чем они отличаются.

Рабочий процесс и особенности двухтактного двигателя мотоцикла.

В двухтактном двигателе внутреннего сгорания рабочий процесс осуществляется всего за два хода поршня — см. рисунок 2 и газораспределение совершается с помощью поршня. Рабочий процесс двухтактного двигателя осуществляется так: когда поршень двигается вверх, то продувочное (перепускное) и выпускное окна открыты, а впускное окно закрыто поршнем.

Двухтактный двигатель мотоцикла — рабочий процес

При этом в цилиндре двухтактного двигателя осуществляется процесс перепуска из картера свежей смеси и выпуск отработанных газов. А в конце хода поршня (см. рисунок 2 б) совершается сжатие рабочей смеси воздуха и паров бензина в цилиндре, а в картере двигателя происходит впуск свежей смеси. Ну а далее, сжатая поршнем рабочая смесь воспламеняется в нужный момент с помощью свечи зажигания и далее происходит сгорание сжатой смеси.

Расширяясь газы давят на поршень и он двигается вниз (см. рисунок 2 в), совершая рабочий ход, при этом продувочное (перепускное) и выпускные окна закрыты, а впускное окно открыто. Далее в цилиндре двухтактного двигателя мотоцикла заканчивается сгорание рабочей смеси и при рабочем ходе поршень продолжает движение вниз.

В картере двухтактного мотора заканчивается процесс впуска свежей смеси и движущимся вниз поршнем закрывается впускное окно и начинается предварительное сжатие горючей смеси в картере (см. тот же рисунок 2 в).

Затем, во второй половине хода поршня вниз, продувочное (перепускное) и выпускные окна открыты (см. рисунок 2 а), а впускное окно закрыто поршнем. При этом происходит продувка, с помощью которой свежая горючая смесь способствует очистке цилиндра от отработавших газов, которые выходят через открытое выпускное окно (окна). Ну и опять же в картере двухтактного двигателя происходит предварительное сжатие горючей смеси и перепускание её в цилиндр (перепускание из картера в цилиндр показано стрелочками на рисунке 2 а).

Кстати, продувка в двухтактных двигателях (по расположению окон) может быть поперечной и возвратно-петлевой. Поперечная продувка — это когда перепускные и выпускные окна располагаются напротив друг друга (диаметрально противоположно). А на старых двигателях на донышке поршня имелся специальный гребень (своеобразный отражатель на поршне), с помощью которого свежая смесь направляется вверх и вытесняет из цилиндра мотогра отработанные газы.

Цилиндр двухтактного двигателя мотоцикла: 1 — впускной канал, 2 — выпускной патрубок, 3 — перепускной (продувочный) канал.

 

 

 

Позже, на более современных двухтактных двигателях от гребня отказались, так как обороты возросли и требовался уже более лёгкий поршень (а гребень его утяжелял). Ну и гребень оказался ненужным,так как начали применять возвратно-петлевую двухканальную (или многоканальную) продувку (см. рисунок 3).

 

При такой продувке, как видно из рисунка 3, выпускные и продувочные окна начали располагать на одной стороне цилиндра и свежая горючая смесь отражаясь возвратным потоком, выдувает отработанные газы.

Рабочий процесс четырёхтактного двигателя мотоцикла.

Как понятно из названия, в четырёхтактном двигателе рабочий процесс происходит за четыре хода поршня, и рабочий процесс (все такты) показан на рисунке 4. Но сначала следует сказать, что основное отличие четырёхтактного двигателя от двухтактного заключается не только в количестве тактов, а ещё и тем, что в четырёхтактном моторе газораспределение осуществляется не поршнем (как в двухтактном двигателе), а с помощью клапанного механизма.

Четырёхтактный двигатель мотоцикла — рабочий процесс.

Более современные и форсированные моторы имеют не два, а четыре клапана на каждый цилиндр, но о системе газораспределения мы более подробно поговорим чуть позже. А сначала подробно рассмотрим рабочий процесс четырёхтактного двигателя мотоцикла.

Первый такт — это такт впуска, при котором поршень в цилиндре движется вниз от ВМТ до НМТ. При этом открыт впускной клапан и горючая смесь поступает через него в цилиндр двигателя, а выпускной клапан закрыт.

Второй такт — это такт сжатия. Когда поршень минует нижнюю мёртвую точку и начнёт движение вверх к ВМТ, начинается второй такт — такт сжатия рабочей смеси. К этому моменту впускной клапан успел закрыться и выпускной клапан также остаётся закрытым (оба клапана закрыты и происходит сжатие горючей смеси).

Ну и почти в самом конце такта сжатия, когда поршень немного не дошёл до ВМТ (примерно — 2 — 3 мм, у всех моторов угол опережения немного разный) происходит разряд между электродами свечи зажигания и электрическая искра поджигает сжатую горючую смесь.

Третий такт — это такт расширения — рабочий ход. Сжатая горючая смесь быстро сгорает, горючие газы расширяются и с силой толкают поршень вниз (от ВМТ до НМТ) при этом происходит рабочий ход, то есть третий такт расширения и работы. И именно в третьем такте происходит преобразование энергии сгораемого топлива в механическую работу.

Четвёртый такт — это такт выпуска, при котором поршень двигается от НМТ до ВМТ и при этом впускной клапан остаётся закрыт, а выпускной уже открывается. При полностью открытом выпускном клапане и при подошедшем вверх поршне происходит удаление из цилиндра и камеры сгорания отработанных газов в окружающую среду.

Недостатки и преимущества одноцилиндрового четырёхтактного двигателя мотоцикла.

Четырёхтактные одноцилиндровые моторы имеют как плюсы, так и минусы.

Их недостатков следует отметить:

1. Работают толчками (немного неравномерно, хотя в этом есть своя фишка) так как из всех четырёх тактов, за два оборота коленвала, происходит только один рабочий такт, при котором двигатель совершает работу. А при остальных трёх вспомогательных тактах энергия расходуется и поэтому четырёхтактные моторы имеют немного меньшую мощность, чем двухтактные (при одинаковых параметрах).
2. Происходит прерывистость процессов наполнения свежей горючей смесью и выпуска отработанных газов. И каждый из этих процессов осуществляется в течении всего одного из четырёх тактов, а затем прекращается. Это ухудшает очистку от отработанных газов и так же ухудшает наполнение свежей горючей смесью.
3. Обладают недостаточно быстрой способностью увеличивать число оборотов и от этого обладают недостаточной приёмистостью (при одинаковых параметрах по сравнению с двухтактными моторами). Но на современных моторах, благодаря большему количеству клапанов (и цилиндров) некоторые из недостатков почти полностью устранены.

И преимуществ четырёхтактных двигателей мотоциклов (и автомобилей) следует отметить основные:

1. Гораздо лучшая экономичность, по сравнению с более прожорливыми двухтактными моторами.
2. Больший ресурс колец и поршней (так как в цилиндре нет окон) и более лёгкий ремонт.
3. Повышается проходимость мотоцикла или иной мототехники по бездорожью, так как четырёхтактные одноцилиндровые моторы имеют хорошую тягу на низах, несмотря на свою неравномерность работы, особенно на малых оборотах (толчками).
4. Более экологически чистые двигатели (по сравнению с двухтактниками, которые уже запрещены и не вписываются в нормы Евро по экологии).

Далее будут рассмотрены основные детали двигателя мотоцикла.

Начнём с кривошипно-шатунного механизма. Этот механизм не только воспринимает большое давление расширяющихся при горении рабочей смеси газов, но главное назначение этого механизма — это преобразование прямолинейного движения  поршня в цилиндре во вращательное движение коленвала.

Также двигатель мотоцикла состоит из цилиндра, его головки, поршня с поршневыми кольцами, шатуна, маховика, коленчатого вала (тот же кривошип) и картера.

Цилиндр двигателя предназначен для направления движения поршня. Вместе с поршнем и головкой цилиндра он образует замкнутую камеру, в которой и происходит рабочий процесс.

Цилиндр мотоцикла Урал с вырезом внизу под маслоподающую трубку.

Изготавливают цилиндры из чугунных отливок, а более современные из алюминиевых сплавов, с вставленными чугунными гильзами. А самые современные цилиндры не имеют чугунной гильзы, а алюминиевый цилиндр покрыт износостойким никасилевым покрытием, или ещё более современным керонайтом (наносят гальваническим способом).

Внутренняя поверхность цилиндра для уменьшения трения шлифуется, а для лучшего удержания масла на стенках цилиндра — хонингуется (о хонинговке цилиндра мотоцикла читаем здесь, а про восстановление никасилевого цилиндра читаем тут) .

Цилиндры двухтактных двигателей в гильзе имеют окна, в которые выходят перепускные, впускные и выпускные каналы. Также на цилиндрах двухтактных моторов имеется патрубок (или два патрубка) с резьбой (или фланец), для крепления выпускной трубы, а так же имеется фланец для крепления карбюратора (на современных двухтактниках фланец карбюратора находится непосредственно на картере, а не на цилиндре, так как впуск горючей смеси происходит через лепестковый клапан прямо в полость картера.

А у цилиндров четырёхтактных моторов окна и каналы отсутствуют, так как газораспределение происходит в головке двигателя с помощью клапанного механизма (о системе газораспределения я напишу ниже).

Головка цилиндра изготавливается из алюминиевого сплава и крепится сверху на цилиндре двигателя. Внутренняя поверхность головки, в районе стыковки с цилиндром, имеет сферическую поверхность и образует камеру сгорания, в которой имеется резьбовое отверстие для свечи зажигания.

Головки двухтактных двигателей мотоциклов имеют простую конструкцию, и кроме рёбер для охлаждения, свечного отверстия и сферической камеры сгорания в них больше ничего нет (ну и плоскость для стыковки с цилиндром двигателя).

А головки цилиндров четырёхтактных двигателей более сложная по конструкции, так как в ней имеется механизм газораспределения. Так же имеются впускные и выпускные каналы, сёдла клапанов, ещё есть направляющие втулки клапанов, опоры коромысел для привода клапанов, отверстия для штанг (на более современных четырёхтактниках штанги отсутствуют, так как клапана открываются непосредственно от действия кулачков распредвала).

Для стыковки нижней плоскости головки и верхней плоскости цилиндра делается идеально ровная поверхность и при сборке используется медная прокладка, а на многоцилиндровых моторах как правило используется прокладка из армированного полотна, насыщенного графитом.

Поршень (или поршни) двигателя мотоцикла, или любой другой техники является одной из наиболее важных деталей, так как он воспринимает значительные нагрузки от давления газов, а так же передаёт усилие от давления расширяющихся газов на шатун, ну и кроме того поршень движется в цилиндре с большой скоростью (особенно на максимальных оборотах).

А в двухтактных моторах поршень ещё осуществляет процесс газораспределения, перекрывая или открывая окна в цилиндре. Разумеется поршень (или поршни) должен быть изготовлен из качественного поршневого сплава и иметь точно изготовленную геометрическую форму. На современных (или форсированных) двигателях мотоциклов или автомобилей устанавливают более прочные кованные поршни, о которых можно подробно почитать вот здесь и вот тут.

Поршень двигателя мотоцикла: 1 — компрессионное кольцо, 2 — донышко поршня, 3 — поршневой палец, 4 — стопорное кольцо, 5 — бобышка, 6 — шатун, 7 — юбка поршня.

Поршень двигателя показан на рисунке 5 и имеет днище, юбку и бобышки, ну а днище может быть выпуклым, плоским или фасонным. Выпуклое днище считается более прочным, уменьшает нагарообразование, но у четырёхтакных моторов в выпуклом днище приходится делать выточки для клапанов.

Плоское днище менее прочное, но изготовить его проще. Ну и фасонное днище поршня изготавливалось в 50 — 60 годах прошлого века и применялось на двухтактных моторах некоторых мотоциклов и мотороллеров (например ВП-150 или ВП-150М) и изготавливалось в виде отражателя гребня (см. рисунок 2 выше), обеспечивающего поперечную продувку в старых двухтактных двигателях.

Поршень имеет канавки (две, три в двухтактных, или три, четыре канавки в четырёхтактных моторах) в которые устанавливают поршневые кольца с помощью специальных приспособлений. А в отверстия бобышек 5 вставляется поршневой палец, на который надевается верхняя головка шатуна.

Поршень двигателя мотоцикла или другой техники имеет не просто ровную форму цилиндра. Так как в процесае работы двигателя все детали, в том числе и поршень нагреваются и конечно же расширяются (тепловое расширение). А поршень нагревается и расширяется неодинаково по всей своей длине, ведь в верхней части он греется больше, а значит и расширяется больше, а в нижней части меньше.

Ну а чтобы обеспечить одинаковый рабочий зазор между поршнем и стенками цилиндра двигателя, поршень изготавливают немного конусным (к низу конус расширяется). А в районе бобышек поршень делают немного овальным. Конус и овал делают в пределах соток и геометрия конуса и овала зависит от материала, из которого изготавливают поршень.

Поршневые кольца 1 показаны на рисунке 5 и на рисунке справа чуть ниже (о усовершенствовании поршневых колец читаем тут) надевают в канавки поршня и кольца бывают компрессионные и маслосъёмные. Компрессионные кольца уплотняют зазор между поршнем и стенками цилиндра, а маслосъёмные поршневые кольца используют только в четырёхтактных моторах, для снятия излишков моторного масла, которые через отверстия в маслосъёмных кольцах и поршне сливаются обратно в картер двигателя.

Замер зазора в замке поршневого кольца.1 — цилиндр, 2 — кольцо, 3 — щуп.

Ну а для того, чтобы поршневые кольца были упругим, при их изготовлении заготовку кольца разрезают, затем делают определённый зазор, затем сжимают в специальной оправки и снова обрабатывают. Место на кольце в районе разреза называется замком, ну а зазор в замке у поршневых колец должен быть не более 0,1 — 0,5 мм (у большекубатурных моторов чуть больше).

Чтобы исключить прорыв газов при работе мотора, поршневые кольца устанавливают на поршень так, чтобы замки колец не располагались один под другим (например если три кольца, то замки располагают под 120º по отношению друг к другу). А чтобы исключить проворот колец в канавках и поломку их от попадания в окна в двухтактных двигателях, в канавках поршней двухтактников запрессовывают стопорные штифты.

А чтобы кольцо плотнее легло, на концах замков с внутренней стороны вырезают выточки. Изготавливают кольца из специального серого чугуна, а на некоторых моторах (например спортивных) кольца делают из качественной стали и верхнее кольцо хромируют.

Поршневой палец 3 (см. рисунок 5) предназначен для шарнирного соединения поршня и шатуна. Палец изготавливают из качественной стали и его наружная поверхность подвергается закалке и цементации, чтобы исключить быстрый износ. Ну а чтобы предотвратить осевое смещение пальца в бобышках, в них делают специальные проточки, в которые вставляются стопорные кольца из упругой стали (в некоторых моторах, там где палец прессуется в бобышках с натягом, стопорные кольца не используют).

Шатун. Показан на рисунке 5 под цифрой 6, а так же на фото справа. Очень подробно о шатунах и какие они бывают, я написал отдельную статью и желающие могут почитать её вот здесь. Ну а в этой статья я напишу лишь основное.

шатуны импортных мотоциклов и мотоцикла Днепр

Шатун в двигателе мотоцикла, да и в любом двигателе внутреннего сгорания соединяет поршень с коленчатым валом и состоит из верхней головки шатуна, которая через бронзовую втулку (или игольчатый подшипник) и поршневой палец шарнирно соединяется с поршнем. Так же шатун состоит из стержня (как правило двутаврового сечения), ну и из нижней головки, которая соединяется с шейкой коленчатого вала через подшипник скольжения (вкладыш) или через подшипник качения.

Если нижняя головка шатуна неразъёмная, то она соединяется с шейкой коленвала (с пальцем) с помощью роликового подшипника качения (как у большинства отечественных двухтактных мотоциклов и мопедов). На двигателях, у которых имеется масляный насос и система смазки под давлением, то нижняя головка делается разъёмной (из двух половинок) и стягивается болтами и гайками ну и в качестве подшипников используются подшипники скольжения — так называемые тонкостенные вкладыши коленвала.

Для смазки нижней и верхней головки шатуна в двухтактных двигателях применяется масло в смеси с бензином. А у двигателей с вкладышами масло подаётся к нижней головке (и вкладышам) под давлением, создаваемым масляным насосом (например как в двигателе мотоцикла Днепр и большинства иномарок с четырёхтактными моторами), а к верхней головке шатуна масло подаётся с помощью разбрызгивания.

Верхняя головка шатуна.А качественная поверхность для поршневого пальца, Б — грубая поверхность из за неровностей быстро покрывается коррозией.

На некоторых мотоциклах (например отечественных К-750, Урал, М- 72) смазка нижних головок шатунов производится моторным маслом, поступившим с помощью разбрызгивания в специальные масло-уловители коленчатых валов, из которых далее масло, под действием центробежных сил, поступает через специально просверленные каналы к шатунным шейкам и к роликовым подшипникам нижней головки шатуна.

 

Маховик. Маховик в двигателе предназначается для равномерного вращения коленвала, а так же для облегчения пуска двигателя и трогания мотоцикла с места. В четырёхтактных двигателях мотоциклов маховик является отдельной деталью, насаживаемой на коническую цапфу коленвала и так же маховик является основой для крепления механизма сцепления.

О балансировке коленвала вместе с маховиком (в гаражных условиях) я написал отдельную статью, которую желающие могут почитать вот тут. Ну а в двухтактных двигателях маховик представляет собой составную часть коленчатого вала (так называемые щёки коленвала, или противовесы).

Коленчатый вал Он служит в двигателе для восприятия усилия от поршня (или поршней, если двигатель многоцилиндровый) и шатуна, преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение моторной передачи и далее передачи усилия на трансмиссию, ну и далее на ведущее колесо мотоцикла, или другого транспортного средства. Как выбрать коленчатый вал в магазине и не купить подделку я подробно описал вот тут.

Коленвал двухцилиндрового отечественного оппозитного двигателя (к-750, м-72)

Коленчатые валы бывают цельные ( литые или кованные, например как в двигателе мотоцикла Днепр) — на большинстве мотоциклов с четырёхтактными многоцилиндровыми двигателями у которых в нижней головке шатуна используются вкладыши коленвала.

Так же коленчатые валы бывают составные (например как на мотоцикле Урал и на большинстве двухтаткных отечественных мотоциклов и мопедов). Составные коленчатые валы используют если в нижней головке шатуна устанавливаются роликовые подшипники качения. Подробно о продлении ресурса и ремонте составного коленвала я подробно описал вот в этой статье.

Коленчатый вал двигателя мотоцикла (и другой мототехники) имеет коренные шейки (так называемые цапфы), а так же шатунные шейки (так называемый палец нижней головки шатуна), ну и щёки и противовесы, которые уравновешивают вращаюшиеся массы кривошипного механизма.

На большинстве отечественных (и некоторых импортных) двухтактных мотодвигателях щёки, противовесы и маховики изготовлены в виде одной цельной детали. Ну а шатунная шейка (нижней головки шатуна) и две щеки образуют деталь, называемую кривошип (или кривошипно-шатунный механизм).

На двигателях, у которых в нижней головке шатуна используются роликовые подшипники качения коленчатые валы составные в которых детали спрессовываются между собой. Например на двигателях ИЖ Планета, Восход, Минск (и другие одноцилиндровые двухтактные отечественные моторы) коленвалы состоят из двух маховиков, шатунной шейки (пальца) и двух коренных шеек) цапф коленвала).

Ну а коленчатые валы у двухцилиндровых двухтактных отечественных мотоциклах (например двигатель ИЖ Юпитер) состоят из двух валов, которые соединены массивным маховиком. Так же коленчатые валы большинства мопедов и скутеров (как импортных, так и отечественных) состоят из двух щёк с противовесами, одной шатунной шейки и двух коренных шеек коленвала.

Все эти валы спрессованы и для замены изношенного роликового подшипника разбираются только при капитальном ремонте коленвала, о котором можно почитать здесь, или вторую статью, перейдя по ссылке выше.

Картер двигателя. Картер служит для монтажа почти всех деталей двигателя, кривошипно-шатунного механизма, цилиндра (или блока цилиндров у многоцилиндровых моторов), механизма газораспределения, для крепления коробки передач и для моторной передачи, ну и конечно же для защиты всех внутренних деталей от пыли, воды и грязи.

Отполированный картер оппозитного двигателя (и коробка передач).

Картеры мотоциклов бывают сухого типа (например у мотоциклов Харлей Девидсон — фото выше), у которых масляный насос и масляный бак расположены отдельно от картера (о таких подробнее читаем тут). И бывают мокрого типа, у которых масляный насос расположен внутри картера, и моторное масло расположено в поддоне под картером и такие моторы наиболее распространены (все отечественные четырёхтактные двигатели и многие импортные).

Но следует отметить, что у двухтактных двигателей картеры являются так называемыми насосными камерами, куда поступает горючая смесь из карбюратора, там же в картере смесь предварительно сжимается и далее поступает в цилиндр двигателя. И поэтому картеры двухтактных двигателей должны иметь повышенную герметичность (всегда исправный сальник коленвала) и иметь сообщение с атмосферой только во время подачи горючей смеси из карбюратора.

Так же следует уточнить, что у двухтактных двухцилиндровых моторов (например отечественные двигатели ИЖ Юпитер) в картере имеются две разделённые камеры для каждого из цилиндров. Эти две разделённые камеры хорошо изолированны друг от друга, для того, чтобы не нарушалось газораспределение в каждом отдельном цилиндре.

При работе двигателя в картере создаётся повышенное давление и чтобы моторное масло не вытеснялось наружу (например через плоскости разъёма картера, заливные и сливные пробки, подшипники и валы, винты и т.д.) между плоскостями картера, между фланцами цилиндров и их головок, между пробками и другими деталями устанавливают уплотнительные прокладки, а у подшипников коренных шеек коленвала и распредвала устанавливают сальники (о сальниках коленвала читаем тут, а о сальнике распредвала читаем здесь).

При установке сальников их устанавливают так, чтобы пружина, стягивающая уплотнительную кромку, находилась со стороны повышенного давления (со стороны внутренней полости картера). Ну и для повышения герметичности сливной и заливной пробок под них устанавливают прокладки (резиновые колечки) и после слива или заливки масла пробки плотно затягивают.

Механизм газораспределения двигателя мотоцикла.

Этот механизм обеспечивает впуск в цилиндр (или в цилиндры) двигателя свежей горючей смеси и выпуск отработанных газов. В двухтактных двигателях мотоциклов, мотороллеров и мопедов (скутеров) применяется бесклапанное газораспределение с помощью поршня. А в четырёхтактных моторах газораспределение осуществляется с помощью клапанного механизма.

Бесклапанное газораспределение. Это газораспределение осуществляется на двухтактных моторах и здесь, как было отмечено выше, впуск горючей смеси, а так же перепуск её из картера двигателя в цилиндр и выпуск отработанных газов осуществляется поршнем. Поршень, как золотник открывает и закрывает окна при движении верх-вниз и таким образом регулирует газораспределение в двухтактных моторах.

Клапанное газораспределение. При таком газораспределении впуск горючей смеси и выпуск отработанных газов происходит через каналы в головке двигателя и эти каналы открываются и закрываются в нужный момент с помощью клапанов, плотно прилегающих к сёдлам (седло клапана — это опорная коническая поверхность к которой примыкает, при закрытии клапана, тарелка клапана — о сёдлах клапанов и о восстановлении изношенных сёдел читаем тут).

Клапаны (как правило два на цилиндр) могут иметь нижнее расположение, при котором клапана устанавливаются в цилиндре (например антикварные отечественные моторы М-72 или К-750). Или верхнее расположение, при котором клапана устанавливают в головке цилиндра, как на двигателе мотоцикла Днепр или Урал, да и вообще всех современных двигателей мотоциклов. А у самых современных моторов имеются не два клапана, а четыре и даже пять.

Механизм газораспределения нижнеклапанного двигателя мотоцикла (типа К-750): 1 — шестерня коленвала, 2 — шестерня распределительного вала, 3 — направляющая втулка клапана, 4 — клапан, 5 — толкатель клапана, 6 — распредвал, 7 — кулачок.

При нижнем расположении (см. рисунок 6) механизм состоит из впускных и выпускных клапанов с пружинами, а также имеется распределительный вал 6, кулачки 7 которого при вращении отжимают толкатели 5, а те в свою очередь давят на торец стержня клапана.

Ну а привод (вращение) распредвала осуществляется с помощью шестерни 2, насаженной на распредвал, а вращает её шестерня 1, насаженная на коленвал. Шестерня 1 имеет в два раза меньшее количество зубьев, чем шестерня 2, и поэтому распредвал вращается в два раза медленнее, чем коленвал.

При верхнем расположении клапанов, показанном на рисунке 7 (на более современных мотоциклах), клапана расположены в головке и кроме перечисленных выше деталей ещё имеются коромысла 2 и штанги 3 (например как на моторах Уралов и Днепров).

Механизм газораспределения верхнеклапанного двигателя с нижним распредвалом.

 

 

А на более оборотистых самых современных мотоциклах штанги и коромысла отсутствуют (так как они бы на больших оборотах зависали бы), а на торец клапана давит сам кулачок (через регулировочную шайбу или через гидравлические толкатели).

 

Подробнее о деталях механизма газораспределения читаем ниже.

Клапаны 4 или 7 (см. рисунки 6 и 7 выше) нужны в двигателе для открытия или закрытия в нужные моменты впускные и выпускные каналы в головке и клапан состоит из тарелки и стержня. Тарелка клапана имеет конусную фаску, которая у отечественных двигателей мотоциклов имеет 45 градусов по отношению к стержню клапана. Ну а клапанная пружина обеспечивает посадку тарелки клапана на его седло при закрытии, и удерживает клапан в закрытом состоянии.

Толкатели 5 или 4 (см. рисунки 6 и 7 выше) передают усилие от распредвала на торец стержня клапана (при нижнеклапанном механизме), а при верхнеклапанном механизме толкатели передают усилие на штангу, а штанга уже через регулировочный болт толкает торец клапана. У более современных двигателей имеются гидравлические толкатели, которые под действием давления масла автоматически корректируют нужный клапанный зазор.

Толкатели у нижнеклапанных моторов с одной стороны имеют резьбовое отверстие, для регулировочного болта (для регулировки клапанов). А толкатель у верхнеклапанных моторов имеет сферический наконечник для опоры штанги, а с другой стороны толкатель как нижнеклапанного, так и верхнеклапанного двигателя мотоцикла имеет плоскую твёрдую поверхность для опоры в кулачок распределительного вала.

При работе любого двигателя стержень клапана и другие детали нагреваются и вследствии теплового расширения стержень клапана удлиняется. От этого тарелка клапана после нагрева уже не будет плотно прилегать к своему седлу и нормальная компрессия нарушится. Чтобы этого не происходило и клапаны плотно закрывались как в холодном состоянии, так и после нагрева, между клапаном и толкателем (или между клапаном и коромыслом) в холодном состоянии делается при регулировке клапанов тепловой зазор.

Распределительный вал предназначен для открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов в нужный момент (в определённой последовательности). Распределительный вал, как двигателя мотоцикла, так и любого другого транспортного средства, имеет такое же количество кулачков, как и клапанов.

Также распредвал имеет опорные шейки, для посадки в подшипники (скольжения или качения) и шейку с шпоночным пазом для насаживания приводной шестерни 2 (см рисунок 6 выше).

Спереди распредвала тяжёлых отечественных мотоциклов имеется кулачок, для размыкания контактов в прерывателе распределителя зажигания. Там же имеется опорная поверхность для насаживания бегунка (ротора с грузиками опережения зажигания).

Также на распределительном валу (с другой стороны) имеется червячная шестерня привода масляного насоса (например на тяжёлых отечественных мотоциклах К-750 М, М-72, М63). Кстати, чтобы увеличить ресурс распределительного вала, его следует немного доработать (подробнее об этом читаем тут).

Штанги — эти детали имеются не на всех двигателях, а только на моторах с нижним расположением распредвала (например на наших отечественных верхне клапанных тяжёлых мотоциклах Урал и Днепр). На более оборотистых и современных двигателях с расположением распредвала (или распредвалов) в головке, штанги отсутствуют за ненадобностью.

Штанги представляют собой дюралюминиевые трубки или прутки, на концах которых напрессованы стальные и закаленные наконечники с сферической поверхностью на конце. Ответные сферические поверхности сделаны на концах коромысел и торцах толкателей, в которые и опираются наконечники штанг.

Коромысла показаны цифрой 2 на рисунке 7 чуть выше и они служат для передачи усилия от штанги к торцу стержня клапана (для открытия клапанов) и представляют собой двухплечий рычаг, посаженный на ось. На одном конце коромысла сделано резьбовое отверстие, в которое вкручивается регулировочный винт с контргайкой, а на другом имеется сферическая опора для упора торца штанги.

Ну и на любом двигателе мотоцикла, или любой другой мото-техники ещё имеется механизм сцепления, а так же система смазки и система питания, о которых я не буду писать в этой статье, так как об этом я уже очень подробно написал в нескольких статьях, ссылки на которые будут даны чуть ниже.

Скажу лишь что система питания состоит из топливного бака, бензо-провода, бензо-краника, карбюратора мотоцикла, топливного и воздушного фильтров. У более современных мотоциклов система питания оснащена впрыском топлива и об обслуживании инжекторных мотоциклов желающие читают тут.

Ну а смазочная система в двухтакных отечественных двигателях простейшая, так как бензин просто разбавляется маслом в бензобаке, а в более современных двухтактных моторах имеется отдельный масляный бачок, из которого масло, с помощью плунжерного масляного насоса, впрыскивается в диффузор карбюратора, где и смешивается с бензином.

А система смазки четырёхтактных двигателей состоит из поддона, из которого масло закачивается масляным насосом и подаётся в масляную магистраль под давлением, к парам трения (к подшипникам). На некоторых мотоциклах (например на Харлеях) применяется система смазки с сухим картером, и у таких мотоциклов масло заливается в отдельный масляный бак, откуда закачивается к парам трения и после круга по магистрали заново возвращается в бак. Подробнее об обслуживании таких мотоциклов можно почитать вот здесь.

Вот вроде бы и всё, надеюсь эта статья о двигателе мотоцикла и о всех его системах будет полезна начинающим мотоциклистам, успехов всем.

suvorov-castom.ru

Одноцилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к одноцилиндровым четырехтактным двигателям внутреннего сгорания (ДВС) малой мощности, используемым в качестве силовых агрегатов малогабаритной сельскохозяйственной техники и транспортных средств. Задачей, решаемой изобретением, является уменьшение габаритов, упрощение конструкции и улучшение пусковых характеристик двигателя. Одноцилиндровый четырехтактный ДВС содержит головку 1 цилиндра, впускной клапан 2, с коромыслом 3, закрытые крышкой 4. В боковой стенке крышки 4 установлен валик 5, на конце которого жестко закреплен рычаг 6, связанный с возвратной пружиной 7, другим концом закрепленной в кронштейне 8. Свободный конец валика 5 расположен над плечом коромысла 3, обращенном к впускному клапану 2, и выполнен в виде полуцилиндра 10 со срезом. Срез выполнен параллельно оси полуцилиндра и перпендикулярно его диаметральной плоскости. Ширина среза выбрана равной (0,15 - 0,2)d, где d - диаметр валика. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к одноцилиндровым четырехтактным двигателям внутреннего сгорания малой мощности с пуском от троса или кик-стартером, которые могут быть использованы в качестве силовых агрегатов малогабаритной сельскохозяйственной техники и транспортных средств.

Известен двигатель внутреннего сгорания, оснащенный декомпрессором, служащим для облегчения проворачивания при пуске ДВС, содержащий валик с эксцентриком на конце. Эксцентрик действует на коромысло выпускного клапана и приоткрывает клапан в момент сжатия. Валик установлен в крышке механизма привода клапанов, имеет приводной рычаг и возвратную пружину (см. заявку Японии N 54-77299 от 19.06.79 г., МКИ3 F 01 L 13/08). Недостаток данного декомпрессора состоит в том, что эксцентрик воздействует на выпускной клапан. Это приводит к тому, что, во-первых, на такте впуска при открытом выпускном клапане из выпускной системы засасываются в цилиндр отработавшие газы, а, во-вторых, требуется больший момент для прокручивания коленчатого вала, так как декомпрессор отключается в начале такта выпуска и поэтому возрастает гидравлическое сопротивление в конце выпуска и в начале следующего такта впуска из-за малых проходных сечений клапанов, при этом также уменьшается наполнение цилиндра. Кроме того, использование эксцентрика требует поворота приводного рычага на угол 180o, что усложняет конструкцию дистанционного управления декомпрессором. Наиболее близким к заявленному является одноцилиндровый ДВС малой мощности с пуском от троса или кик-стартера, оснащенный полуавтоматическим устройством, содержащим жестко соединенные между собой рычаг, ось, эксцентрик и возвратную пружину. Устройство удерживает выпускной клапан в положении частичного открытия в течение первого оборота в режиме прокручивания. Перед пуском, когда поршень находится в начале такта сжатия, рычаг и связанный с ним эксцентрик поворачивают на некоторый угол, в результате чего эксцентрик, нажимая на конец коромысла, удерживает выпускной клапан в приоткрытом положении. После того как коленчатый вал ДВС совершит один оборот, в начале такта выпуска штанга через коромысло полностью откроет выпускной клапан и освободит эксцентрик, который под действием возвратной пружины повернется в исходное положение, исключающее контакт с коромыслом (см. заявку Японии N 59-74318, F 01 L 13 /08, F 02 N 3/02, опубл. 26.04.84 г.). Данное полуавтоматическое устройство, принятое за прототип, имеет те же недостатки : требуется большее усилие для прокручивания коленчатого вала, снижается наполнение цилиндра, применение эксцентрика требует поворота приводного рычага на угол 180o или эксцентрик должен иметь большой эксцентриситет, что увеличивает габариты двигателя. Кроме того, данное устройство требует установки поршня перед пуском в начало такта сжатия, что ухудшает пусковые характеристики и усложняет дистанционное управление двигателем. Указанные недостатки существенно ухудшают пусковые характеристики дизелей, имеющих высокую степень сжатия. Задачами, решаемыми изобретением, являются уменьшение габаритов и упрощение конструкции двигателя и улучшение его пусковых характеристик. Поставленная задача решается тем, что в известном одноцилиндровом четырехтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем головку цилиндра, клапаны с коромыслами, закрытые крышкой, установленный в боковой стенке крышки валик, на выходящем из крышки конце которого жестко закреплен приводной рычаг с возвратной пружиной, а другой конец валика расположен над концом коромысла, обращенным к впускному клапану с возможностью воздействия на коромысло, и выполнен в виде полуцилиндра. Кроме того, указанная задача решается также тем, что полуцилиндр выполнен со срезом, параллельным оси полуцилиндра и перпендикулярным его диаметральной плоскости, причем ширина среза составляет (0,15- 0,2)d, где d - диаметр валика. Такое выполнение ДВС обеспечивает приоткрытие при пуске впускного клапана, которое снижает момент прокручивания двигателя, улучшает наполнение цилиндра и устраняет зависимость пуска от положения коленчатого вала перед пуском. Выполнение конца валика, воздействующего на коромысло, в виде полуцилиндра позволяет уменьшить диаметр валика, а также уменьшить угол его поворота для открытия клапана до 90o, что, в свою очередь, упрощает конструкцию дистанционного привода. Выполнение среза на полуцилиндрическом конце валика обеспечивает его надежную фиксацию при нажатии на коромысло и, следовательно, повышает вероятность запуска двигателя. На фиг.1 дан вид на головку цилиндра с устройством для облегчения пуска двигателя. На фиг.2 - вид "А" фиг. 1. На фиг.3 - сечение Б-Б фиг. 1 при выключенном устройстве для облегчения пуска. На фиг. 4 - сечение Б-Б фиг.1 при включенном устройстве для облегчения пуска. На фиг.5 показан полуцилиндр в разрезе. Одноцилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания содержит головку 1 цилиндра, впускной клапан 2 с коромыслом 3, закрытым крышкой 4, в боковой стенке которой установлен валик 5. На конце валика, выходящем из крышки, жестко закреплен рычаг 6, возвратная пружина 7 одним концом закреплена в рычаге 6, а другим - в кронштейне 8, привернутом к крышке 4. Рычаг 6 тросом 9 связан с ручкой управления. Другой конец валика 5 расположен над плечом коромысла 3, обращенном к впускному клапану 2, и выполнен в виде полуцилиндра 10, имеющего срез 11, параллельный оси полуцилиндра и перпендикулярный его диаметральной плоскости 12. Двигатель также содержит выпускной клапан 13 с коромыслом 14. Ширина среза 11 выполнена равной 0,15-0,2 диаметра валика 5 во избежание самопроизвольного поворота последнего. Работает двигатель следующим образом. Если полуцилиндрический конец 10 валика 5 сориентирован так, что его диаметральная плоскость 12 параллельна поверхности конца коромысла 3, над которым он расположен, то между ними имеется зазор, и пусковое устройство не воздействует на впускной клапан 2, что исключает разгерметизацию цилиндра. В этом случае двигатель работает в обычном режиме. Перед пуском двигателя рычаг 6 с помощью троса 9 поворачивают на угол 90o. При этом валик 5 также поворачивается на угол 90o и его конец, выполненный в виде полуцилиндра 10, нажимает цилиндрической поверхностью на плечо коромысла 3, которое, в свою очередь, перемещает впускной клапан 2 вниз, открывая его проходное сечение. Для запуска двигателя коленчатый вал прокручивают с помощью троса вручную или кик-стартером. При этом в начальный период вращения момент сопротивления вращению небольшой из-за отсутствия сжатия в цилиндре и поэтому скорость коленчатого вала возрастает, что приводит к увеличению кинетической энергии всех движущихся элементов двигателя до уровня, достаточного для сжатия и воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндре. В процессе прокручивания в начале такта впуска после того, как штанга толкателя повернет коромысло впускного клапана и освободит конец 10 валика 5, последний под действием возвратной пружины 7 повернется на угол 90o в противоположном направлении, а диаметральная плоскость 12 полуцилиндра 10 займет положение, параллельное поверхности плеча коромысла, и декомпрессионный механизм выключится из работы. Для надежной работы пускового устройства необходимо, чтобы полуцилиндрический конец валика занимал одинаковое и устойчивое положение при нажатии на плечо коромысла. Для чего на полуцилиндре 10 выполнен срез 11, параллельный его оси и перпендикулярный диаметральной плоскости 12, которым полуцилиндр опирается на поверхность коромысла. Проведенные испытания опытного двигателя показали, что для исключения самопроизвольного поворота валика 5 ширина этого среза должна составлять 0,15-0,2 от диаметра валика.

Формула изобретения

1. Одноцилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий головку цилиндра, клапаны с коромыслами, закрытые крышкой, установленный в боковой стенке крышки валик, на выходящем из крышки конце которого жестко закреплен приводной рычаг с возвратной пружиной, а другой конец валика расположен внутри крышки над плечом коромысла, обращенным к клапану с возможностью воздействия на коромысло, отличающийся тем, что конец валика, расположенный над коромыслом впускного клапана, выполнен в виде поллуцилиндра. 2. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что полуцилиндр валика выполнен со срезом, параллельным его оси и перпендикулярным диаметральной плоскости, причем ширина среза составляет (0,15 - 0,2)d, где d - диаметр валика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 20.08.2005        БИ: 23/2005

QZ4A - Регистрация изменений (дополнений) лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Дронов Евгений Анатольевич, Эфрос Виктор Валентинович, Бессонов Анатолий Николаевич, Платонов Николай Львович, Белов Владимир Владимирович, Плешанов Альберт Александрович, Панов Виктор Васильевич

Вид лицензии*: ИЛ

Лицензиат(ы): Открытое акционерное общество "Акционерная Компания "Туламашзавод"

Характер внесенных изменений (дополнений):Уточнен размер лицензионного вознаграждения

Дата и номер государственной регистрации договора, в который внесены изменения: 07.09.2006 № РД0011892

Извещение опубликовано: 20.09.2010        БИ: 26/2010

* ИЛ - исключительная лицензия НИЛ - неисключительная лицензия

www.findpatent.ru

Четырехтактный одноцилиндровый двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Четырехтактный одноцилиндровый двигатель

Cтраница 1

Закрытый четырехтактный одноцилиндровый двигатель имеет рабочий объем 150 сма и принудительное воздушное охлаждение.  [1]

Для четырехтактного одноцилиндрового двигателя период будет 4, так как в нем только за два оборота главного вала картина будет повторяться, и для него гр фик L будет иметь вид, представленный на черт.  [2]

В четырехтактном одноцилиндровом двигателе коленчатый вал вращается под действием давления расширяющихся газов только при рабочем ходе.  [4]

В четырехтактном одноцилиндровом двигателе коленчатый вал вращается под действием давления расширяющихся газов только при рабочем ходе. Для совершения вспомогательных тактов ( впуска, сжатия и выпуска), а также для повышения равномерности вращения коленчатого вала на его конце устанавливается маховик, представляющий собой чугунный диск, который вращается по инерции после рабочего хода двигателя.  [5]

Рабочий ход четырехтактного одноцилиндрового двигателя совершается один раз за два оборота коленчатого вала, что вызывает неравномерное вращение его, неравномерную нагрузку на подшипники коленчатого вала и вибрацию всего двигателя. Для ослабления этих явлений на коленчатом валу одноцили ндрового двигателя устанавливают маховик большого веса и размера.  [6]

Таким образом, в четырехтактном одноцилиндровом двигателе коленчатый вал вращается под действием давления газов при такте расширения. Для вращения коленчатого вала в течение трех остальных вспомогательных тактов на валу закрепляется тяжелое маховое колесо ( маховик), инерция которого обеспечивает вывод поршней из мертвых точек и совершение трех нерабочих ходов поршня.  [7]

Октановое число определяют на установках, имеющих четырехтактный одноцилиндровый двигатель с переменной степенью сжатия и электронные детонометры ( приборы для замера и регистрации детонации), следующим образом. Запускают установку на исследуемом бензине и, изменяя степень сжатия, добиваются стандартной интенсивности детонации. Далее, не изменяя степени сжатия, переводят двигатель на эталонную смесь, состоящую из изооктана и гептана. Изо-октан обладает высокими антидетонационными свойствами, которые условно оцениваются в 100 ед. Смесь подбирают таким образом, чтобы интенсивность детонации была одинаковой с испытуемым топливом.  [8]

Принято эти свойства оценивать октановым числом, которое равно содержанию ( в объемных процентах) изооктана в его смеси с нормальным гептаном, детонирующей в стандартных условиях также, как и испытуемое топливо. Октановое число определяют, испытывая топливо на стандартном четырехтактном одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия. При испытании повышают степень сжатия до появления детонации. Например, если бензин имеет октановое число 71 ( А 71), это значит, что он детонирует в стандартном двигателе так же, как смесь 71 % изооктапа и 29 % и-гептана.  [9]

Октановое число равняется содержанию ( % по объему) изооктана ( 2 2 4-триметилпентана) в смеси изооктана и нормального гептана, эквивалентной по детонационной стойкости испытуемому топливу, при сравнении топлив в стандартных условиях. Октановое число определяют, испытывая топливо на стандартном четырехтактном одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия. При испытании повышают степень сжатия до появления детонации.  [10]

При периодически изменяющейся скорости кинетическая энергия изменяется также периодически. В этом случае сумма работ всех действующих в машине сил равна нулю лишь в конце каждого постоянного периода времени, который может измеряться временем одного или двух оборотов начального звена, а иногда и больше. В поршневом компрессоре, например, или в насосе с кривошипным приводом период движения равен одному обороту кривошипа. То же можно сказать и о двухтактном одноцилиндровом двигателе внутреннего сгорания, но в четырехтактном одноцилиндровом двигателе период установившегося движения равен уже двум оборотам кривошипа.  [11]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru

---

• 
  Какие детали
• 
  Ваз 2109 карбюратор эпхх
• 
  Гост на дизельное топливо
• 
  Система охлаждения уаз
• 
  Формула сила натяжения троса
• 
  Стояночная тормозная система должна обеспечивать неподвижное состояние
• 
  Механизм подъема
• 
  Специальные транспортные средства
• 
  М 50 двигатель
• 
  Кузов грузового автомобиля
• 
  Кинематическая схема электропривода белаз