Устройство двигателей мотоциклов

Двигатель, установленный на современных мотоциклах и мотороллерах, устроен гораздо сложнее того, о котором мы только что говорили (рис. 22).

Рис. 22. Двухтактный двигатель мотоцикла М-1-М.

К основным механизмам четырехтактного двигателя относятся: кривошипно-шатунный механизм, механизм газораспределения, система смазки, система охлаждения, система питания и зажигания. В двухтактных двигателях нет самостоятельных механизмов газораспределения и смазки.

Совместная дружная работа всех механизмов и систем обеспечивает бесперебойную работу двигателя. Познакомимся с работой каждого из них.

Кривошипно-шатунный механизм. Этот механизм состоит из цилиндра, поршня, шатуна, коленчатого вала и маховика. Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давление горящих газов, превращает прямолинейное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Цилиндр. Мотоциклы ИЖ-56, К-55, М-1-М имеют по одному цилиндру, установленному вертикально. Мотоциклы М-72, М-52 имеют по два цилиндра, расположенных горизонтально (рис. 23).

Рис. 23. Левый цилиндр двигателя мотоцикла М-72-Н.

Обычно цилиндр отливается из чугуна, иногда — из алюминия, но тогда для прочности в них вставляются чугунные гильзы. Такие цилиндры лучше охлаждаются и имеют меньший вес. У четырехтактных двигателей при боковом расположении клапанов имеется прилив, в котором расположены впускной и выпускной клапаны. Внутренняя часть цилиндра хорошо обработана. Она называется рабочей поверхностью, или зеркалом, цилиндра.

Головка цилиндра также делается из алюминия. Чтобы головка плотно присоединилась к цилиндру, — а это очень важно, так как в противном случае газы будут проходить через щель, — между ними поставлена прокладка — алюминиевая или асбестовая. Прокладка должна хорошо переносить высокую температуру.

В головке цилиндра двухтактного двигателя установлен декомпрессор (рис. 24).

Рис. 24. Цилиндр двухтактного двигателя М-1-М.

Он состоит из корпуса и клапана. Клапан при помощи пружины всегда держится в закрытом положении.

Клапан декомпрессора можно открыть. Для этого он соединен при помощи троса с рычагом, расположенным на руле. Достаточно нажать на рычаг, как усилия руки передадутся на трос, трос сожмет пружину декомпрессора и откроет клапан.

Для чего же нужен декомпрессор? Само название говорит о том, что он снижает «компрессию» — т. е. давление в конце сжатия. Когда клапан декомпрессора открыт, то сжатая горючая смесь через него выходит наружу.

А разве надо выпускать смесь наружу? Ведь в этом случае на воздух будет выбрасываться и часть горючего.

Да, в некоторых случаях это нужно и с расходом горючего не считаются. Это бывает тогда, когда перед пуском двигателя его нужно продуть. Дело в том, что при стоянке мотоцикла, а особенно в холодную погоду, в цилиндре и на свечах оседает масло. Кроме того, там могут быть остатки несгоревшего топлива.

Все это затрудняет запуск двигателя. Вот тогда-то и приходит на помощь декомпрессор. Когда открывается его клапан, масло и остатки несгоревшего топлива вместе со свежим зарядом горючей смеси вылетают наружу. Полость камеры сгорания очищается.

Поршень и кольца. Поршень играет важную роль в работе двигателя. Он воспринимает на себя давление газов и передает это давление коленчатому валу. У двухтактных двигателей, кроме того, он открывает и закрывает окна. Поршень движется с огромной скоростью, и каждый раз, когда он переходит нижнюю или верхнюю мертвую точку, возникают огромные силы инерции, которые вызывают усиленный износ деталей двигателя. Величина сил инерции зависит от скорости движения поршня и от его веса. Ясно, что надо как можно больше уменьшить эти силы.

Чтобы уменьшить скорость движения, надо снизить число оборотов. Но это невыгодно, так как тогда уменьшится мощность двигателя. Значит, необходимо снизить вес поршня. Поршни делают пустотелыми, как стакан, и, кроме того, из легкого алюминиевого сплава. Этот сплав хорошо отводит теплоту, что позволяет повышать степень сжатия.

Верхняя часть поршня называется головкой, а нижняя — юбкой (рис. 25).

Рис. 25. Поршень двигателя мотоцикла М-72.

Головка поршня имеет днище, которое воспринимает непосредственное давление газов. Днище может иметь разную форму — выпуклую, как у поршня двигателя К-55, ИЖ-56, или плоскую, как у поршня двигателя М-72. У некоторых двигателей, например мотороллера «Вятка» и мотоцикла М-52, днища поршней имеют более сложную форму.

Юбка поршня служит для направления его движения по цилиндру. У двухтактных двигателей она имеет вырезы для открывания окон. У мотоцикла ИЖ-56 на юбке имеется прорезь. При нагревании поршня прорезь предохраняет поршень от заедания в стенках цилиндра. Примерно на середине поршня сделаны два сквозных отверстия. Эти отверстия с внутренней стороны снабжены приливами. Отверстия с приливами называются бобышками.

В бобышки вставляется поршневый палец, соединяющий поршень с шатуном. Палец делается пустотелым — это облегчает его вес. Материалом для него служит мягкая сталь, которая хорошо переносит удары, не ломается. А чтобы палец не изнашивался быстро, поверхность его термически обрабатывается.

При работе двигателя палец поворачивается в бобышках и в верхней головке шатуна. Такое крепление называется плавающим. Специальные стопорные кольца удерживают палец и не дают ему выйти из бобышек. Цилиндр и поршень при работе двигателя нагреваются и расширяются. Чтобы не произошло заклинивания поршня в цилиндре, поршень вставляют в цилиндр так, что между ним и стенками цилиндра всегда имеется некоторый зазор. В верхней части поршня, которая больше нагревается, этот зазор больше, а в нижней — меньше.

Зазор неизбежен, но при такте сжатия смесь сможет пройти в него, давление в двигателе упадет, а это вызовет понижение мощности. От этого предохраняют специальные кольца — поршневые. Они сделаны из чугуна и вставлены в кольцевые канавки на головке поршня. Кольцо имеет разрез — замок. Когда кольцо наденут на поршень и вставят в цилиндр, оно плотно прижимается к его стенкам. Кольцо заполняет зазор между стенками цилиндра и поршнем и преграждает путь газам. Такие кольца называются компрессионными: они сохраняют компрессию — давление.

На поршне четырехтактного двигателя, кроме компрессионных, устанавливается маслосбрасывающее кольцо. Это кольцо при движении вниз снимает масло со стенки цилиндра. Это уменьшает образование нагара.

Устанавливая кольца на поршне, надо следить, чтобы замки их не находились на одной линии. Если замки окажутся на одной линии — образуется сквозной канал из зазоров, по которому газы могут свободно проходить из верхней части цилиндра в картер.

В двухтактных двигателях замки должны быть установлены так, чтобы они не совпадали с окнами; а чтобы они во время работы не могли повернуться и не сломались бы, их закрепляют штифтами.

Шатун. Усилие от поршня коленчатому валу передается через поршневый палец и шатун.

Шатун состоит из трех частей: верхней головки, тела и нижней головки. В отверстие верхней головки запрессована бронзовая втулка. В нее входит поршневый палец. Бронзовая втулка служит для уменьшения трения. Головка имеет отверстие для смазки.

Нижняя головка шатуна служит для соединения шатуна с коленчатым валом (рис. 26).

Рис. 26. Шатун с коленчатым валом двигателя мотоцикла М-1-М.

В ней находится роликовый или игольчатый подшипник. Головка имеет прорезь, через которую масло поступает для его смазки. Тело шатуна имеет двутавровое сечение, похожее на сечение железнодорожных рельсов.

Шатун всегда обращен своей узкой частью в сторону вращения. Это сделано не случайно. Дело в том, что в узкой части он имеет большее сопротивление, чем в широкой. Возьмите обыкновенную деревянную линейку. Попробуйте ее сломать. По широкой стороне вам это удастся сравнительно легко. Но если вы попытаетесь сломать ее по ребру, то вам придется приложить значительно большие усилия, прежде чем она переломится.

Коленчатый вал. Воспринимая на себя усилия, передаваемые от поршня, коленчатый вал передает их через силовую передачу на ведущее колесо. Коленчатый вал мотоциклетных двигателей изготовляют или вместе с маховиком, или отдельно от него.

Например, в двигателе мотоцикла М-1-М он сделан вместе с маховиками, а в М-72 отдельно от маховика (рис. 27).

Рис. 27. Шатун с коленчатым валом двигателя мотоцикла М-72.

Кроме маховика, к коленчатому валу двигателя М-1-М относятся две коренные и одна шатунная шейки.

Шатунная шейка и два маховика (щеки) образуют колено, или кривошип вала.

Коренные шейки вращаются на шариковых подшипниках. На коренных шейках установлены два сальника, которые задерживают масло в картере и в двухтактном двигателе создают герметичность картера.

У двигателей с одним цилиндром коленчатый вал имеет одно колено.

Две коренные и две шатунные шейки коленчатого вала мотоцикла М-72 соединены между собой щеками. На крайних щеках вала имеются противовесы. Этот вал имеет два колена: двигатель имеет два цилиндра. На одном конце вала насажен маховик.

Коленчатый вал двигателя делает до 5000 оборотов в минуту. При такой скорости вращения в нем возникают большие центробежные силы. Достаточно излишка металла в несколько граммов на какой-нибудь щеке, как под влиянием центробежной силы он превращается в килограммы. Центробежные силы стремятся сдвинуть вал в сторону. Вал с силой давит на коренные подшипники, вызывая их усиленный износ. Надо нейтрализовать вредное действие центробежной силы. Для этого коленчатый вал М-72 снабжен противовесами.

Центробежные силы, возникающие при вращении коленчатого вала и щек, равны, но направлены в противоположные стороны. Силы уравновешивают друг друга и разгружают подшипники.

Картер. Картер служит основанием для механизмов. Кроме того, картер защищает внутренние части двигателя от загрязнения (рис. 28 и 29).

Рис. 28. Картер двигателя мотоцикла М-1-М.

Рис. 29. Картер двигателя мотоцикла М-72.

У четырехтактных двигателей в картере помещается масло для смазки двигателя, а в двухтактных находится горючая смесь, поступающая из карбюратора. Картеры изготовляются из алюминиевых сплавов. На мотоциклетных двигателях картеры бывают «сухие» и «мокрые». Есть двигатели, у которых основное количество масла хранится в масляном баке. Такие двигатели называются двигателями с сухим картером. У других двигателей в картерах помещается все масло, необходимое для смазки двигателя. Это двигатели с мокрыми картерами.

Устройство картеров тоже неодинаково. Бывают картеры разъемные и неразъемные. Картер мотоцикла М-1-М относится к типу разъемных. Он состоит из двух половинок, между которыми помещается прокладка. Половинки картера соединяются болтами.