НачальнаяВ предыдущей статье * мы уже упоминали о том, что на отечественных мотоциклах и мотороллерах применяются поршневые двух- и четырехтактные двигатели внутреннего сгорания. Теперь пришло время познакомиться с ними поближе. Вспомним: двигатель — устройство, в котором тепловая энергия сгорающего топлива превращается в механическую. Этот процесс протекает в несколько последовательных стадий: впуск топливной смеси, сжатие, расширение и выпуск. Их совокупность составляет рабочий цикл. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня (один оборот коленчатого вала), двигатель называется двухтактным. Если за четыре хода поршня (два оборота) — четырехтактным. Двухтактные двигатели, как правило, устанавливают на более дешевые, простые мотоциклы, на которых в основном и ездят все новички. Область применения четырехтактных моторов — более серьезные машины, требующие уже определенного опыта эксплуатации. Причины такого разделения «сфер влияния» станут понятны, если мы рассмотрим, чем в принципе отличаются одни двигатели от других. Главные аргументы двухтактных двигателей — простота конструкции и дешевизна изготовления. Ведь у них все операции рабочего цикла осуществляются одним и тем же элементом — поршнем. Он во время своего движения открывает впускное окно, через которое в кривошипную камеру засасывается рабочая смесь; предварительно сжимает ее в этой камере до 1,252 1,5 кг/см ; открывает перепускные каналы, по которым рабочая смесь попадает в надпоршневое пространство; сжимает ее снова и, уже при движении вниз, открывает выпускное окно для выхода отработавших газов. В его юбке имеются специальные вырезы, или окна, соответствующие по конфигурации окнам в цилиндре. В канавках для поршневых колец устанавливаются штифты, предохраняющие кольца от проворачивания, попадания стыков в окна и, следовательно, от поломок. Как видим, процесс впуска и выпуска решен конструктивно и регулировкам не подлежит. Это, конечно, намного упрощает эксплуатацию мотоцикла. Иное дело — двигатель четырехтактный. В нем впуск и выпуск осуществляются самостоятельными клапанами, приводимыми в движение через рычаги или толкатели от кулачкового (распределительного) вала. Вал этот, в свою очередь, связан с коленчатым валом двигателя и должен обеспечивать открывание и закрывание клапанов в моменты, когда поршень находится в строго определенном положении. Весь этот механизм называется газораспределительным. В процессе работы его детали постепенно изнашиваются, и со временем приходится делать регулировку. Операция эта, конечно, стоит не в одном ряду с хирургическими, но все же требует навыка. Неумелая регулировка сразу скажется — двигатель потеряет мощность, «застучит», а то и вовсе выйдет из строя. «За рулем», 1974, J * 2. 4военная подготовкаДВИГАТЕЛБеседа втораяОдноцилиндровый двухтактный двигатель мото3 цикла «Восход» (175 см ). Газораспределение осуществляется поршнем, имеющим в юбке вырезы 1. Поршневые кольца удерживаются от проворачивания штифтами 2. В теле цилиндра есть перепускные каналы 3.Двухцилиндровый четырехтактный двигатель мотоцикла К-750М (750 см 3 ). Хорошо виден механизм газораспределения: 1 — клапан; 2 — пружина клапана: 3 — тарелка пружины клапана; 4 — толкатель; 5 — распределительный вал; 6шестерня распределительного вала.Из сказанного, вроде бы, можно сделать вывод, что двухтактный мотор — мечта мотоциклиста. Но посмотрим на дело с другой стороны. Вернитесь к той фразе, где мы даем определение двух- и четырехтактным двигателям. Нашли ее? Обратите внимание: ведь поэтому определению получается, что двухтактные двигатели при одних и тех же размерах с четырехтактными должны быть вдвое мощнее! А на практике это далеко не так! В чем же тут дело? Причина этого кажущегося парадокса в той самой простоте устройства, кото- Изучающимрая так подкупила при первом знакомстве. Поршень выполняет слишком много функций. Он не в состоянии «заткнуть все дыры». Несмотря на различные ухищрения, улучшающие продувку (особое направление перепускных каналов, специальные выступы на головке поршня и т. д.), цилиндры двухтактных двигателей все-таки плохо очищаются от продуктов сгорания. Как следствие, в них поступает относительно меньше свежей смеси, процесс горения протекает хуже, и, значит, неизбежно падает мощность. В то же время при выпуске отработавших газов вместе с ними «вылетает в трубу» большое количество свежей смеси — происходит так называемый «прямой выброс». Он один увеличивает расход топлива на 20—30%. А кроме него еще существует и обратный выброс — в карбюратор! На мотоциклах старых типов с открытым сетчатым воздухофильтром потери от обратного выброса доходили до 20—25%. Но двухтактный двигатель не только гораздо «прожорливее» четырехтактного. По причинам1, только что рассмотренным, он еще и заметно сильнее загрязняет воздух. Этот последний довод всего десяток лет назад мало кем воспринимался всерьез. А сейчас он становится одним из главных и, надо полагать, со временем может существенно повлиять на долю тех или иных двигателей в общем выпуске. И все же, как бы там ни было, простота устройства остается одним из самых желанных качеств мотоцикла в целом и двигателя в частности, ибо она залог надежности. Если с этой позиции рассмотреть, например, вопрос, сколько цилиндров должен иметь двигатель, то можно увидеть интересные закономерности, а иногда и противоречия. Сначала о закономерностях. С самого своего рождения и чуть ли не до наших дней мотоциклетный двигатель был одноцилиндровым. Разве что в классах 750 см 3и выше конструкторы снабжали его парой цилиндров. Да и то отчасти поневоле — приходилось считаться с тем, что_не каждый водитель был в состоянии преодолеть сопротивление смеси, сжимаемой в таком большом объеме, и провернуть коленчатый вал при пуске. Одноцилиндровые моторы — как двухтактные, так и четырехтактные — и по сей день строятся во всех странах мира, имеющих мотопромышленность, и устанавливаются на мотоциклы в тех случаях, когда заведомо главными качествами выступают простота устройства и надежность или дешевизна. В основном это моторы малых кубатур — рабочим объемом до 175—200 см 3 . Встречаются, хотя и реже, и только на мотоциклах спортивных или дорожно-спортивных, одноцилиндровые двигатели рабочим объемом до 350 см 3 : А «рекордсменом» по праву можно считать двигатель ЯВА-500, предназначенный для ледовых мотоциклов. Между тем давно известно, что одноцилиндровый двигатель имеет и множество «врожденных» пороков (вот они, обещанные противоречия!). Главные из них: неуравновешенность, неравномерность крутящего момента, склонность кмотоциклприменяется, например, на мотоциклах МЦ-300, «ИЖ-Планета-спорт», «Паннония» П-20. Для улучшения охлаждения такие двигатели имеют мощное оребрение, переходящее даже на картер, а ребра головки часто располагаются веером. Работа по совершенствованию одноцилиндровых моторов продолжается. Еще не использованы все возможности. И это позволяет оптимистически смот-г реть на их будущее. В заключение хотелось бы рассмотреть еще один вопрос. Он уже не имеет непосредственного отношения к теме надежности,' но представляет, как нам кажется, значительный интерес. Речь пойдет о взаимном соотношении диаметра цилиндра и хода поршня. Если сопоставить, к примеру, эти данные мотоциклов разных лет, то даженеспециалисту станет ясно, что непрерывно идет процесс уменьшения хода поршня и увеличения диаметра. Чем же это вызвано? В первую очередь, конечно, тем, что при этом двигатель в целом становится легче; наименьшая поверхность цилиндра достигается при отношении хода поршня к диаметру S : D = 1. При уменьшении хода поршня существенно уменьшается и его средняя скорость. А это не только благоприятно отражается на его долговечности, но и позволяет увеличить обороты двигателя. Нельзя без конца увеличивать диаметр поршня, уменьшать его ход, повышая таким образом обороты. Во-первых, при увеличении оборотов растет центробежная сила вращающихся масс, а с ней — и нагрузка на нижнюю головку шатуна. Во-вторых, камера сгорания короткоходного двигателя при современных высоких степенях сжатия приобретает все более плоскую форму — и это невыгодно, так как увеличиваются тепловые потери и ухудшаются условия бездетонационного сгорания. Наконец, уменьшение хода поршня двухтактных двигателей ограничено, потому что связано с сечением каналов и окон газораспределения. Существует такой термин: «поршневая мощность». Она выражается соотношением, в котором фигурирует площадь поршня (или суммарная площадь всех поршней), и позволяет судить о степени форсированности двигателя. Увеличить эту площадь можно, увеличивая число цилиндров и уменьшая отношение S : D (ход поршня к диаметру). В современных двигателях это отношение колеблется от 0,8 до 1,2. Таким образом, мы увидели, что вопрос, казалось бы не имевший прямого отношения к теме разговора, на самом деле тесно с ней связан (мы снова вернулись к числу цилиндров!). Для тех, кто захочет глубже разобраться во всем этом, рекомендуем книги: С. Ю. Иваницкий, Б. С. Карманов, В. В. Рогожин, А. Т. Волков. «Мотоцикл» (теория, конструкция, расчет). «Машиностроение», 1971; В. В. Бекман. «Гоночные мотоциклы. «Машиностроение». Ленинград, 1969; lM. Г. Гинцбург. «Эксплуатация мотоцикла». ««Машиностроение», 1973. Б. ДЕМЧЕНКО, мастер спортавибрации на больших оборотах, напряженность теплового режима*. Прежде, при сравнительной тихоходности моторов эти недостатки не так бросались в глаза, и с ними можно было, мириться. Сейчас положение становится все более острым. В мировом мотоциклостроении явно наметилась склонность к росту числа цилиндров. Как правило, двигатели от 3 250 см и выше уже сейчас имеют два и больше цилиндров. Это «дробление» рабочего объема позволило заметно поднять литровую мощность увеличением числа оборотов и степени сжатия. Подсчитано, однако, что уменьшать объем одного цилиндра и увеличивать число цилиндров можно только до определенного предела. Таким пределом счи3 тается объем цилиндра около 62 см и общее число — восемь. В качестве примера можно назвать четырехтактный четырехцилиндровый 350-кубовый двигатель гоночного мотоцикла «Восток» (С-364) или четырехтактный восьмицилиндровый (!) 500-кубовый двигатель итальянского гоночного мотоцикла «Гуцци». Дальнейшее уменьшение объема и.увеличение числа цилиндров ставит перед конструкторами уже почти непреодолимые технические трудности: ведь такой двигатель нужно разместить на той же мотоциклетной раме и создать условия для его охлаждения! Приходится идти на всевозможные уловки: делать двигатели V-обраэными, ставить цилиндры в ряд поперек рамы или располагать оппозитно, то есть один против другого по обеим сторонам мотора, да еще ив два этажа; устраивать сложное и дорогое водяное охлаждение и т. п. Такие меры оправданы только тогда, когда мотор собирают вручную для какого-то специального мотоцикла, существующего буквально в нескольких экземплярах. Для серийных же мотоциклов строятся только двух-, трехили, гораздо реже, четырехцилиндровые двигатели. Не надо обладать богатым воображением, чтобы понять: неизмеримо легче сделать одноцилиндровый 350-кубовый мотор, чем четырехцилиндровый. Крошечные цилиндры и поршни, миниатюрные клапаны, почти игрушечные рычаги и валы — все это требует филигранной точности изготовления и столь же точной регулировки. Даже мягкость работы такого двигателя, равномерность крутящего момента и почти полное отсутствие вибрации не спасают положения — этими качествами часто выгоднее пожертвовать в пользу простоты и надежности. Потому и не сдаются поклонники одноцилиндровых моторов. Конструкторы добиваются увеличения мощности, специально подбирая систему продувки и тщательно отрабатывая форму камеры сгорания, позволяющую увеличить степень сжатия без риска вызвать детонацию. Приходится подвешивать двигатель на резиновых муфтах, чтобы по возможности уменьшить передачу вибрации на раму. Подобное крепление двигателя * Полная расшифровка этих понятий и выяснение связей между ними выходят за рамки «беседы». О них можно прочесть в первой из книг, рекомендуемых в конце статьи (прим. автора).