Как работает двигатель внутреннего сгорания на мопеде

Устройство и принцип работы двухтактного двигателя

В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала (а не двух, как в четырёхтактных) за два (а не четыре) основных такта. У двухтактных двигателей отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет сам пoршень, который в процессе перемещения то закрывает, то открывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому двухтактный двигатель более прост в конструкции.

Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1:

Двухтактный двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндр.

Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двухтактных двигателях осуществляется за два такта.

Пoршень двухтактного двигателя поднимается от НМТ поршня (в таком положении он находится на рис. 2) к ВМТ поршня (положение поршня на рис.3), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна цилиндра двухтактного двигателя. После закрытия поршнем выпускного отверстия в цилиндре начинается сжатие ранее поступившего в него топливной смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как пoршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру двухтактного двигателя.

При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, после этого температура и давление смеси резко подскакивают. Под действием теплового расширения газов поршень двухтактного двигателя опускается к НМТ, в это время расширяющиеся газы сгоревшей смеси совершают полезную работу, толкая поршень. В это же время, опускаясь, пoршень создает высокое давление в кривошипной камере двухтактного двигателя (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.

Когда поршень двухтактного двигателя дойдет до выпускного отверстия (1 на рис. 4), оно откроется и таким образом выйдут отработавшие газы в выпускную систему, давление в цилиндре понизится. При дальнейшем перемещении пoршень открывает продувочное (впускное) окно (1 на рис. 5) и горючая смесь, сжатая в кривошипной камере, поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и одновременно продувая его от остатков отработавших газов.

Далее цикл повторяется.

Немного о принципе зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем пoршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому что пoршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ. Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя.

У большинства скутеров до 2000 г.в. таких систем не было и угол опережения зажигания был установлен в расчете на оптимальные обороты. На некоторых же скутерах, например Honda DioZX AF35, установлен электронный коммутатор с динамическим опережением, то есть с опережением, зависящим от оборотов коленвала. С ним расширяющаяся горючая смесь совершает работу с максимальной полезной отдачей, и двигатель развивает больше мощности.

Преимущества и недостатки двух- и четырехтактных двигателей.

1. Меньший вес. Пример: 15 л.с. Двухтактный 36 кг четырёхтактный 45 кг.

2. Цена. Четырёхтактные двигатели сложнее в производстве, состоят из большего количества деталей, поэтому всегда дороже двухтактников.

3. Удобство перевозки двухтактника. Можно возить в любом положении, перед началом эксплуатации не требует отвешивания. Т.е. достал из багажника, поставил, завел, поехал.

4. Двухтактный двигатель живее реагирует на ручку газа. В четырёхтактных для совершения полного рабочего цикла поршню необходимо сделать 2 полных оборота в то время как в двухтактных только один. Частый вопрос: А правда ли что четырёхтактный 15 л.с. бежит быстрее чем такой же двухтактный? Ответ: нет не правда. У обоих этих двигателей мощность на валу 15 л.с. При прочих равных условиях почему один двигатель должен ехать быстрее второго?

1. Больший расход топлива. Напомним, примерный расход можно высчитать по формуле: для двухтактного 300 грамм на одну лошадинную силу, для четырёхтактного 200 грамм.

2. Шумность. На максимальных оборотах двухтактные двигатели как правило работают немного громче четырёхтактных.

3. Комфорт. Четырёхтактные двигатели не так вибрируют на малых оборотах (Касается только двухцилинровых двигателей. Одноцилиндровые и двух и четырёхтактные вибрируют примерно одинаково) и не так дымят как двухтактные.

4. Долговечность. Довольно спорный пункт. Бытует мнение, что двухтактные двигатели менее долговечны. С одной стороны это понятно, потому как масло для смазки трущихся элементов двигателя подается вместе с бензином, а значит работает не так эффективно в отличие от четырёхтактных двигателей где трущиеся элементы буквально плавают в масле. Но с другой стороны четырёхтактный двигатель по конструкции намного сложнее конкурента, состоит иззначительно большего числа деталей, а золотой принцип механики «Чем проще тем надежнее» еще никто не отменял.

Какой же двигатель выбрать?

Взвесь все за и против изложенные выше и сделай выбор самостоятельно. Однозначного ответа на вопрос: какой из двигателей лучше ты не найдешь ни в одной из книг ни на одном из форумов. И у тех и у других типов двигателей есть свои поклонники.

Источник

Двигатели мотоциклов: устройство, принцип работы, технические характеристики

Про автомобильные двигатели написано очень много статей, есть масса различной информации. Про двигатели мотоциклов такого количества статей, схем, описаний нет. Попробуем восполнить этот пробел. Любителей мототехники достаточно много. Среди них также есть начинающие, которые пока мало знают про устройство ДВС в мотоциклах.

На мототехнике преимущественно устанавливают двухтактные, четырехтактные, роторные и оппозитные двигатели. Последние распространены не так широко, но определенные производители их применяют.

Общее устройство и принцип действия

Мотоциклы оснащаются агрегатами, в камерах сгорания которых тепловая энергия, выделяющаяся от сгорания топлива, превращается в механическую. Поршень двигателя мотоцикла воспринимает энергию продуктов сгорания, после чего начинаются возвратно-поступательные движения. Благодаря кривошипно-шатунному механизму вращается коленчатый вал. Это основные узлы в ДВС.

Четырехтактный двигатель

В моторах такой конструкции цикл составляет четыре рабочих такта. В чем суть его работы? За один цикл коленчатый вал делает два оборота. На фазе впуска коленчатый вал уходит в нижнюю мертвую точку, а в цилиндр под воздействием разряжения попадает топливная смесь. Далее происходит такт сжатия. Что происходит в этот момент? Поршень поднимается и сжимает рабочую смесь. В это время впускной и выпускной клапаны закрыты и горючее поджигается от свечи. При сгорании топлива газы существенно расширяются и производят полезную работу. Далее поршень при движении вверх выдавливает газы через выпускной клапан.

V-образный двухцилиндровый агрегат

Этот агрегат один из самых древних. Но сегодня эта схема еще жива и используется. Эта схема с двумя цилиндрами, общей шейкой шатунов и V-образной конструкцией не имеет никаких проблем с эффектом качающейся пары. Лучшим углом развала цилиндров считается 90 градусов. Вибрации от этого агрегата во время работы незначительны.

Это практически идеальный двигатель мотоцикла, но угол развала делает габариты больше, что затрудняет монтаж его в раму. Но сделать такое возможно – это подтверждается мотоциклами от «Дукати». Данная компоновка нетрадиционная, но все равно до сих пор есть на спортивных машинах, участвующих в мировых чемпионатах.

Двухтактный мотор

В двигателях мотоциклов такой конструкции рабочий цикл осуществляется за один оборот коленвала. Еще одна особенность – отсутствие в конструкции впускного и выпускного клапана. Их функция возложена на поршни. Последние при движении открывают и закрывают каналы для подачи топливной смеси и выпуска отработанных газов. На некоторых моделях на впуске может быть установлен лепестковый клапан. Под поршнем в двухтактных моторах есть картер, который также участвует в процессе газообмена.

Двухтактные рядные двухцилиндровые ДВС

Практически все моторы, действующие по этому принципу, работают по одной схеме. В ней задействуется коленвал, а шатунные шейки на нем расположены под углами в 180 градусов. Эти модели по сравнению с четырехтактными аналогами имеют меньшее количество недостатков. Это можно связать с тем, что искра в каждом цилиндре проскакивает после полного оборота коленчатого вала. В результате отсутствует неравномерность вспышек, которая есть в четырехтактных моторах.

Но велик эффект так называемой качающейся пары. При высоких частотах оборотов коленвала этот эффект может проявиться в навязчивых вибрациях. Проблема осложняется еще и тем, что этим двухцилиндровым моторам нужны отдельные камеры. Это означает наличие в конструкции центрального коренного подшипника, а также сальников. В результате коленвал будет более широким, чем в четырехтактном аналоге.

Двухтактный V-образный мотор

Двигатель, построенный по этой схеме, является сейчас большой редкостью. Один из примеров такого агрегата – NS 250 от «Хонда».

Рядный трехцилиндровый мотор

Этот агрегат, установленный поперечно, является развитием рядного двухцилиндрового двигателя. Инженеры пытались найти компромиссы между вибрацией и размерами четырехцилиндрового ДВС. Такая схема была основной в 70-х годах.

«Днепр»

Этот мотоцикл считался культовым среди увлеченных людей. Здесь устанавливался оппозитный мотор. Многие ругают эту конструкцию за высокий расход топлива. Но по сравнению с другими двигателями такого типа, двигатель мотоцикла «Днепр» был более совершенным.

Устройство

Размещение цилиндров здесь оппозитное (такое же, как и на других советских мотоциклах в классе тяжелых). По особенностям конструкции и техническим характеристикам это отечественный форсированный ДВС для мотоциклов дорожного типа.

Индекс агрегата – МТ8. Кроме конструктивных отличий, он превосходил прочие моторы и в технических характеристиках. Так, мощность составляет 32-35 лошадиных сил. Максимальная скорость составляла 90-105 километров в час, если мотоцикл был оснащен коляской. Расход топлива составил шесть литров на 100 километров. При этом объем двигателя мотоцикла – всего 650 кубических сантиметров.

Преимущества конструкции

Главное отличие этого двигателя от всех прочих – это камеры сгорания более совершенной конструкции. Они имеют гильзу из чугуна, которая заключена в рубашку охлаждения из алюминиевого сплава. Здесь уже нет чугунных литых цилиндров, которые постоянно были подвержены перегреву на «Уралах» и других тяжелых мотоциклах.

Двигатели ИЖ

Созданный в 87-м году на ижевском заводе мотоцикл ИЖ до сих пор популярен среди любителей мототехники. И ведь есть за что его любить – это надежный и качественный мотоцикл. Он имеет строгий классический дизайн и ряд преимуществ перед “Юпитером”. Однако имеется и минус – коленчатый вал двигателя мотоцикла ИЖ значительно больше и массивнее. На что это влияет? Ввиду этого мотор работает на более низких оборотах, за счет чего снижена мощность. Это двухтактный одноцилиндровый двигатель. Заправляют его смесью из масла и бензина.

При мощности в 22 силы объем двигателя мотоцикла составляет 346 кубических сантиметров. Это хороший показатель для такого небольшого объема. Если использовать агрегат по максимуму, то можно достичь скорости в 120 километров в час.

Китайские двигатели

Сейчас не все могут себе позволить восстанавливать отечественную мототехнику, приобретать качественные японские или американские мотоциклы. Китайская продукция на порядок дешевле и пользуется хорошим спросом. Моторов, которые бы разработали китайские инженеры, нет. Все агрегаты – это переработанные ДВС от «Хонда», «Ямаха», «Сузуки» или же проданные лицензированные агрегаты от этих же брендов. Четырехтактные экземпляры вполне качественные, так как изготавливаются на японских линиях. А вот по поводу двухтактных ДВС у многих мнения сугубо негативные.

Масло для мотоциклетных моторов

Каким бы надежным и устойчивым ни был силовой агрегат, качество его работы зависит от того, какое масло использует владелец. Необходимо заливать только рекомендуемый производителем продукт. Он может быть полусинтетическим, синтетическим или даже минеральным. Масло для каждого двигателя разное, и конкретную маркировку нужно смотреть в инструкции по эксплуатации. Также стоит помнить, что для двух- и четырехтактных двигателей используют разную смазку.

В заключение

Как видно, двигатель для мотоцикла практически не отличается от автомобильного. Есть небольшая разница между ними в конструкции. Принцип работы силовых агрегатов тот же. В этих ДВС также имеются инжекторные системы питания, применяются системы жидкостного охлаждения, даже присутствуют экологические нормы. Есть модели и с карбюраторами – это тоже достаточно современная техника. Двигатели и их конструкции постоянно развиваются, возможно, вскоре инженеры придумают идеальный мотоциклетный мотор.

Источник

Устройство двигателя скутера

По старой-доброй традиции нашего сайта — изучение устройства двигателя мы с вами будем проводить на реальном примере. С поиском жертвы для примера особо мучится мы не будем, а возьмем самый обычный четырехтактный двигатель китайского производства — распилим его и заодно изучим его внутреннее содержимое.

Тем более, что двигатели современных скутеров, имеют очень схожее устройство и единую компоновочную схему, поэтому двигатель, который мы сегодня с вами будем рассматривать по своей конструкции и устройству практически ни чем не будет отличаться от своих собратьев из Японии или Европы. За исключением незначительных мелочей.

Жертва: обычный китайский NONAME с каким-то нереально забубененным числовым индексом: JL1P39QMB-2.

В данном двигателе есть несколько важных или не очень узлов механизмов и систем без которых невозможна его полноценная работа. Каждый узел механизм или система, по ходу статьи мы с вами будем рассматривать более детально.

Система питания

Система питания данного двигателя состоит из двух основных элементов: карбюратора и воздухоочистителя, также в систему питания входят дополнительные элементы в виде патрубков, коллекторов, топливных кранов и трубок.

Расположение элементов системы питания на других моделях двигателей может существенно отличатся, а некоторые элементы могут и вовсе отсутствовать, например — карбюратор. На современных двигателях его уже и не ставят в виду несовершенства конструкции.

Принцип работы системы питания

Под действием разряжения — создаваемым поршнем в камере сгорания — атмосферный воздух сначала устремляется в впускное отверстие воздухоочистителя где он подвергается очистке от пыли и далее — уже очищенный воздух через соединительный патрубок поступает в карбюратор.

В карбюраторе воздух насыщается парами бензина до необходимой пропорции и потом в виде горючей смеси по впускному коллектору — через открытый впускной клапан — поступает прямиком в камеру сгорания где происходит процесс горения.

Система охлаждения

Система охлаждения установленная на этом двигателе — относиться к системам охлаждения воздушно-принудительного типа. Данные виды систем охлаждения очень просты, дешевы в производстве, надежны не требуют обслуживания и практически никогда не ломаются, но малоэффективны.

Устройство системы охлаждения

Система охлаждения, в нашем случае воздушно-принудительного типа — устроена не просто, а очень просто, можно даже сказать, что до безобразия просто… В основе ее конструкции находиться самый обычный вентилятор центробежного типа, или если говорить правильно: крыльчатка вентилятора, которая прикручена болтами к жестко связанному с коленчатым валом ротору генератора.

После запуска двигателя — крыльчатка вентилятора начинает вращаться — создавая поток воздуха, который для повышения эффективности работы системы охлаждения с помощью специальных кожухов движется в нужном направлении для обдува наиболее нагреваемых деталей двигателя: головки блока цилиндров и самого цилиндра.

Крыльчатка вентилятора спрятана за кожухом охлаждения, расположенным с правой стороны двигателя.

Кожухи охлаждения по которым нагнетаемый вентилятором воздух движется вдоль охлаждаемых деталей двигателя — равномерно обдувая и далее — через специальные каналы в кожухах охлаждения — горячий воздух отводится наружу.

Наиболее нагреваемые детали двигателя: головка блока цилиндров и цилиндр — имеют развитое оребрение, что позволяет увеличить в несколько раз площадь охлаждения и тем самым улучшить эффективность работы системы охлаждения.

Генератор

Генератор устанавливаемый на данном двигателе относиться к генераторам маховичного типа, переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов. Генератор состоит из двух основных элементов: ротора и статора, также для обеспечения своевременного формирования искры на свече зажигания в генератор внедрен дополнительный модуль в виде магнитоиндукционного датчика.

Добраться до статора генератора можно будет только после снятия крыльчатки вентилятора и ротора с цапфы коленчатого вала.

Система смазки

Система смазки установленная на данном двигателе относиться к системам смазки комбинированного типа: часть деталей смазывается под давлением, а другая часть разбрызгиванием или посредством «масляного тумана», который образуется во время работы двигателя.

Система смазки является одной из самых важных систем двигателя — без которой невозможна его работа. Любые неисправности в данной системе заканчиваются для двигателя либо разрушением деталей либо полным «клином» двигателя, а чаще всего и тем и другим.

Также стоит учитывать, что система смазки является дополнительным элементом системы охлаждения двигателя.

Система смазки состоит из двух основных деталей: масляного насоса и его привода. На данном двигателе привод масляного насоса осуществляется шестерней непосредственно от коленчатого вала двигателя. На других моделях двигателей привод масляного насоса может быть осуществлен посредством цепи.

Также, для обеспечения полноценной работы системы смазки в ее конструкции существует несколько дополнительных модулей: обратные клапана, фильтры, маслопроводы, радиаторы, щупы, датчики давления и прочие устройства.

Основные элементы системы смазки

Масляный насос в снятом виде

Работа системы смазки

Во время работы масляного насоса — моторное масло находящееся внутри картера двигателя под действием разряжения — создаваемым масляным насосом начинает увлекаться в приемное отверстие масляного фильтра и далее через масляный канал поступает в приемное отверстие корпуса масляного насоса.

В корпусе масляного насоса — моторному маслу сообщается давление под действием которого оно через масляный канал устремляется в основную масляную магистраль.

Основная магистраль в свою очередь разделяется на два отдельных канала, по одному из которых — моторное масло под действием давления через канал в цилиндре поступает к головке блока цилиндров — смазывая и охлаждая детали газораспределительного механизма, а по второму каналу — моторное масло поступает в специальную полость расположенную на щеке коленчатого вала.

Масляные каналы системы смазки деталей головки блока цилиндров

Все остальные детали двигателя смазываются посредством разбрызгивания масла либо масляным туманом.

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм состоит из двух основных деталей — поршня и коленчатого вала. Поршень воспринимает на себя энергию расширяющихся газов в камере сгорания головки блока цилиндров — совершая возвратно-поступательные движения, а коленчатый вал через жестко связанный с поршнем шатун посредством поршневого пальца — преобразует возвратно-поступательные движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Основные детали кривошипно-шатунного механизма

Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм установленный на этом двигателе имеет тип: ОНС и состоит из нескольких деталей: впускного и выпускного клапана, распределительного вала, коромысел, приводной цепи, натяжителя приводной цепи, направляющих приводной цепи и других деталей.

Газораспределительный механизм осуществляет своевременную подачу рабочей смеси в камеру сгорания и отвод из нее отработавших газов.

Работа газораспределительного механизма

Во время работы двигателя — распределительный вал приводимый во вращение цепью от коленчатого вала с помощью кулачков расположенных на его поверхности поочередно открывает впускной и выпускной клапан.

Для предотвращения соскакивания цепи газораспределительного механизма с звездочек — цепь находиться в постоянном натяжении с помощью специального натяжителя цепи, и ограничена от смещения с оси двумя направляющими: верхней и нижней.

Кулачок расположенный на рабочей поверхности распределительного вала в определенный момент — подходит к опоре коромысла и далее под действием кулачка — коромысло проворачивается на своей оси и второй опорой воздействует на стержень клапана.

Положение распределительного вала когда клапан закрыт

Положение распределительного вала когда клапан открыт

Детали привода газораспределительного механизма

Механизм электрического запуска двигателя

Механизм электрического запуска состоит из двух основных деталей: электрического стартера и механизма взаимодействия стартера с двигателем скутера, в нашем случае роль механизма взаимодействия — выполняет бендикс, на других моделях скутеров вместо бндикса может устанавливаться обгонная муфта стартера.

Каждый из этих механизмов взаимодействия имеет ряд достоинств и ряд недостатков, но в любом случае — обгонная муфта стартера, по своим эксплуатационным свойствам предпочтительнее бендикса.

Работа механизма электрозапуска

После нажатия кнопки «Start» — выходной вал электростартера начинает интенсивно вращать первичную шестерню бендикса. По достижении определенных оборотов — первичной шестерни — механизм внутри бендикса срабатывает — вторичная шестерня входит в зацепление с зубьями наружного шкива вариатора — между стартером и двигателем образуется прямая связь, двигатель начинает вращаться и происходит его запуск.

После запуска — вторичная шестерня бендикса, в автоматическом режиме выходит из зацепления и связь стартера с двигателем разрывается.

Трансмиссия двигателя

Трансмиссия, установленная на этом двигателе относится к автоматическим типам трансмиссий — полностью освобождающая водителя от необходимости включать-выключать передачи, либо управлять работой сцепления или производить какие-либо другие действия.

Функцию передачи крутящего момента от двигателя на задний редуктор и затем на заднее колесо скутера — осуществляет автоматический вариатор механического типа — находящийся в жесткой связке с автоматическим центробежным сцеплением.

Передача крутящего момента в вариаторных типах трансмиссий скутеров осуществляется с помощью клинового ремня.

Основные детали трансмиссии

Работа трансмиссии скутера

После запуска двигателя, передний шкив вариатора жестко связанный с коленчатым валом, начинает вращаться — передавая определенную часть своего вращения с помощью ремня, второму шкиву вариатора.

В зависимости от оборотов двигателя и настройки вариатора — количество оборотов передаваемое на задний шкив вариатора может быть разным.

Автоматическое сцепление, которое находиться в жесткой связке с задним шкивом вариатора, по достижении определенных оборотов заднего шкива вариатора — срабатывает, между двигателем и задним колесом скутера образуется прямая связь, за счет чего происходит трогание и дальнейшее движение скутера.

После дальнейшего увеличения оборотов двигателя — вариатор в зависимости от скорости движения скутера и оборотов двигателя в полностью автоматическом режиме изменяет передаточное число трансмиссии до оптимального значения.

Источник