Как считается объем двигателя на мотоцикле
Мощность 1000-кубового мотоцикла
Очень часто, плохо осведомлённые автолюбители, интересуются, почему мотоциклы настолько мощные и так быстро набирают 100 километров в час. Ответ лежит на поверхности: просто не все принимают в расчёт тот факт, что мотоцикл гораздо легче автомобиля и от того, сколько лошадиных сил выдает его 1000-кубовый мотор, и зависит динамика разгона. Легковой автомобиль, за счет своей большой массы, требует внушительный крутящий момент (ньютоны на метр крутящего момента). У мотоциклов этот параметр существенно ниже, при наибольшем количестве лошадиных сил.
Это происходит по следующим причинам:
На потенциал двигателя влияет степень сжатия, ход поршня, расположение распредвалов. В среднем, на автомобиле объемом 1,8 литра, крутящий момент составляет 200. Фактически, автомобильный мотор рассчитан на наибольшее количество крутящего момента.
Для того, чтобы двигатель быстро раскручивался, выходя на максимальный пик оборотов, ход поршней должен быть как можно меньше.
Если на среднестатистическом автомобиле ход поршня составляет 88мм, то на спортивном мотоцикле всего лишь 56мм. Эти миллиметры и играют большую роль при выходе на максимальные обороты. Если автомобильный мотор крутится до 6-7 тысяч оборотов в минуту, то некоторые мотоциклетные агрегаты до 16 тыс. оборотов и выше.
Мощность 1000 кубового мотоцикла может составлять как 60, так и 200 лошадиных сил, в зависимости от компоновки двигателя и предназначения самого мотоцикла.
Но при 200 лошадиных силах, мотоциклетный мотор может иметь всего лишь 100-110 Ньютонов, то есть, тяги практически нет. Если поставить этот мотор на автомобиль весом 1,5 тонны, то с места такая конструкция будет очень долго трогаться, сжигая при этом сцепление. Поэтому моторы для спортивных мотоциклов проектируются в оптимальном соотношении веса мотоцикла к лошадиным силам и крутящему моменту.
Honda CB1000 94 н.м. 93 л.с. (Дорожные мотоциклы)
Обратите внимание на мощность этого мотоцикла. Она не превышает 100 лошадиных сил, но крутящий момент, который приходится на 3.400 оборотов в минуту, составляет более 90 Ньютонов. Такие показатели достигаются тем, что это низкооборотистый мотор, его можно раскрутить только до 9.000 об/мин. Такой тип мотоциклов называется Naked, Street Fighter или же дорожник. По факту, этот аппарат идеально подходит для города, поскольку его не нужно раскручивать и он может в любой момент ускориться. Ездит в диапазоне оборотов 2000-4000.
Этот аппарат начинает ехать только после 6.000 оборотов. Обратите внимание, у него чуть меньше 200 лошадиных сил, но крутящий момент чуть более 100! Это означает, что этот мотор может очень хорошо ускоряться в диапазоне с 6.000 до 16.000 оборотов. На низах он не едет вообще.
Дорожный мотоцикл Honda CB1000 может заметно оторваться со светофора от спортивного Honda CBR1000RR, но лишь до того момента, пока на двигатель CBR1000RR не выйдет на необходимые для разгонной динамики обороты, после чего он мгновенно оторвется от оппонента.
Yamaha XVS1100 85 н.м. 65 л.с.(Классический мотоцикл)
Это классический мотоцикл, который оснащается 2 цилиндровым V-образным двигателем (оба предыдущих являются рядными 4-х цилиндровыми). Эта Yamaha предназначена для преодоления больших расстояний, имеет двигатель целых 1100 кубических сантиметров, но при таких показателях он выдаёт всего лишь 65 лошадиных сил, но при этом демонстрирует крутящий момент в 85 Ньютонов, причём еще до 3000 оборотов. Это говорит о том, что данный двигатель рассчитан на хорошую тягу, он прекрасно преодолевает большие расстояния, поднимается в горку и обладает большой инертностью. Если Вы ездили на бензиновых и дизельных моторах, то скорее всего, этот агрегат можно отнести к дизельному. Свойства его поведения очень схожи с дизельным силовым агрегатом.
Kawasaki VN2000 106 л.с. 170 н.м. (Тяжелый круизер)
Этот мотоцикл обладает мотором целых 2 литра и при всём при этом, демонстрирует мощностью в 106 лошадиных сил. Но его крутящий момент, аж целых 170! Это означает, что данный аппарат способен на малых оборотах демонстрировать фантастическую тягу. Автомобили, с аналогичным объемом, будут демонстрировать больший момент, но не забывайте, что этот мотоцикл весит 350 кг, а автомобиль минимум 1200.
Расход топлива на спортивных мотоциклах, которые ездят в диапазоне 12-16 тысяч оборотов, может легко переваливать за 30 л на 100 км пути. «Спорты» не предназначены для длительных путешествий.
Как Вы заметили, резюмировать можно следующее: лошадиных сил в 1000 кубовом мотоцикле может быть самое разное количество. Поэтому, если Вас интересует конкретный ответ, то нужно уточнить, какой именно тип мотоцикла заинтересовал. Но если заинтересовало количество лошадиных сил в мотоцикле, после того как Вас сделали со светофора, то это не столь существенно. Практически любой 4х цилиндровый мотоцикл, объемом больше 400 кубов, отличается хорошей динамикой ускорения благодаря своему малому весу и мало, какие автомобили могут составить ему конкуренцию.
МОЙ МОТОЦИКЛ
При выборе мотоцикла покупатель чаще всего смотрит на единственный параметр — максимальную мощность. То есть сколько «лошадей» в нем. А на остальное особо внимания не обращает, конечно если это не особо опытный по этой части человек. И зачастую рождаются мифы о том, что мотор имеющий менее 100 л.с. «не едет» и прочая туфта.
Прежде чем сделать покупку, рекомендуем более внимательно изучить то, что ты хочешь и определиться конкретно для каких целей нужен мотоцикл и где на нем будешь ездить.
Итак поговорим о типах двигателей для мотоциклов:
На мототехнику в основном ставят бензиновые двигатели, хотя сейчас все чаще выпускают байки с електродвигателями — прогресс есть прогресс. Бывают еще и с дизельными движками, но их очень мало, эксклюзив.
«Несмотря на примитивность конструкции, 1-цилиндровый 4-тактный мотор воздушного охлаждения не сдает позиций на фоне более мощных и более продвинутых конкурентов. Причина – дешевизна в разработке и производстве. Недаром большинство китайских мотоциклов оснащают именнно такими агрегатами»
Бензиновые двигатели внутреннего сгорания бывают 2-тактными и 4-тактными. Двухтактники до сих пор используются в производстве малокубатурной техники. Благодаря простоте конструкции и отличному соотношению вес/мощность они заслуженно пользуются любовью в кругах скутеристов, любителей оффроуда и шоссейно-кольцевых гонок. Гражданские 2-тактные мотоциклы практически не выпускаются, за исключением некоторых 50- и 125-кубовых моделей. В целом, это неплохой выбор как для первого мотоцикла. Так как на них легче обучаться и привыкать к езде чем с кубатурой побольше, это для тех, у кого опыта, или нет или мало.
4-тактные двигатели технически более современны, у них сложнее конструкция, меньше вредных выбросов и ниже уровень потребления топлива. Их проще обслуживать, чем двухтактники. Современному 4-тактному мотору достаточно регулярной замены масла – и он будет безотказно служить тебе многие тысячи километров. Такими ДВС оснащаются 99% современных мотоциклов.
Мощность или крутящий
«Для мотоцикла крайне важно наличие тахометра, чтобы райдер мог контролировать оптимальные обороты двигателя, где мощность и крутящий достигают максимальных значений»
Мы не будем рассматривать каждый движок до мелочей. Просто посмотрим, чем примечателен тот или иной механизм, какие у него есть достоинства и недостатки.
Крутящий – это произведение силы на длину плеча ее действия (измеряется в ньютон-метрах). Мощность – это произведение момента на его угловую скорость, то есть количество работы, произведенное на определенных оборотах (измеряется в лошадиных силах). Крутящий момент, создаваемый движком, зависит от площади поршня, радиуса кривошипа коленвала, давления внутри цилиндра и других параметров. Мощность – прежде всего от оборотов движка.
Чтобы получить одновременно мощный и моментный двигатель, нужно заставить большие поршни двигаться очень быстро, вращая длинные рычаги коленвала. К сожалению, это вещи взаимоисключающие. Намного проще раскрутить до бешеных оборотов маленькие поршни с коротким рабочим ходом.
Что важнее: высокая мощность или классный крутящий? Важны не их пиковые значения, которые указывает производитель в ТТХ мотоцикла, а распределение «лошадей» и ньютон-метров в рабочем диапазоне.
«Два диаметрально противоположных примера распределения мощности и крутящего. На первом графике изображены кривые 1584-кубовой воздушной вэшки Harley-Davidson, на втором – 4-цилиндрового жидкостного рядника Honda CBR1000RR. Большая вэшка Харли крайне неохотно крутится, достигая скромных 65 л.с. при 5000 об/мин. Зато у этого мотора очень много крутящего – целых 113 Нм! Правда, все ньютон-метры доступны в узком рабочем диапазоне, оптимальный режим работы движка – 2000-4000 об/мин. Рядник Хонды напротив очень любит, чтобы его крутили. На низких оборотах крутящего мало, мощности – еще меньше. Обе кривые растут в диапазоне от 2500 до 10000 об/мин, самый «сок» движка – отрезок от 7000 до 12000, когда он выдает максимум и «лошадей», и ньютон-метров. В любом случае, оптимальный рабочий режим мотора Хонды намного шире, чем у Харли»
Типы двигателей:
Моноцилиндр.
Самый простой и самый популярный вариант устройства мотоциклетного движка. Чаще всего его можно увидеть на различных эндуро, мотардах и кроссачах. Преимущества одноцилиндрового мотора: компактность, простота конструкции и обслуживания, хороший крутящий момент на низких и средних оборотах. Недостатки: ограничение по объему цилиндра, вибрации, ограниченный рабочий диапазон.
Параллельный твин.
Двигатель с двумя цилиндрами, установленными в ряд, можно встретить на круизерах, шоссейниках и кроссоверах. Преимущества: относительная простота обслуживания, эффективное охлаждение, хороший крутящий момент на средних оборотах. Недостатки: ограниченный рабочий диапазон, невысокая максимальная мощность.
V-твин.
«Воздушными» вэшками такого формата оснащают все Харли и прочие круизеры. Почему? Во-первых, такой движок красив. Также V-твины, правда, жидкостные, традиционно любят итальянские мотопроизводители, которые научились выжимать из них нешуточные ТТХ. Поэтому следует разделять «воздушники» и «водянки», которые очень сильно отличаются. Преимущества первых: отличный крутящий на низких оборотах, эстетичный внешний вид, простота конструкции. Недостатки: узкий рабочий диапазон, вибрации, недостаточное охлаждение заднего цилиндра. Жидкостные вэшки имеют такие плюсы: широкий рабочий диапазон, высокие мощность и крутящий, узость конструкции. Их минусы: сложность и часто дороговизна обслуживания.
Достаточно редкий и высокотехнологичный мотор, который очень любят в гонках MotoGP. Впрочем, используется не только на спортбайках, но и туристах. Преимущества: компактность, высокие мощность и крутящий, равномерная отдача ньютон-метров. Недостатки: навороченность конструкции, сложное ТО, высокая стоимость самого агрегата.
3-цилиндровый рядник.
Этот движок – экзотика в наших краях. Его используют Triumph, Benelli и MV Agusta (с недавних пор и Yamaha), комплектуя им свои стриты, спортбайки и туристы. Трехцилиндровый мотор – разумный компромисс между не очень мощным параллельным твином и мощным, но сложным 4-цилиндровым рядником. Преимущества: относительная компактность, небольшие вибрации, хорошие мощность и крутящий. Недостатки: отсутствие сервиса в Украине.
4-цилиндровый рядник.
Этот мотор устанавливают на быстрые байки. Главная особенность рядника – любовь к высоким оборотам. Такой двигатель можно и нужно крутить, только тогда он покажет все, на что способен. Преимущества: высокая мощность, минимум вибраций, эластичность, широкий выбор кубатуры – от 400 до 1450 см3. Недостатки: широта конструкции, сложное ТО, мало крутящего на низких оборотах.
Оппозит.
Эта компоновка и аббревиатура BMW – близнецы-братья. По сути, тот же V-твин, но с развернутыми на 180° цилиндрами. На самом деле немцы позаимствовали такую компоновку у англичан. В свою очередь, СССР украл ее у BMW, выпустив на просторы нашей бывшей необъятной родины популярные до сих пор «Днепры» и «Уралы». Преимущества оппозита: высокий крутящий момент, эффективное охлаждение цилиндров, низкий центр тяжести. Недостатки: ширина и сложность конструкции (в частности системы ГРМ).
Отдельно нужно сказать о единственном в своем роде 6-цилиндровом оппозите, который устанавливается на Honda Gold Wing. Этот 1832-кубовый мотор жидкостного охлаждения считается идеально сбалансированным (то есть в нем почти отсутствуют вибрации), у него низкий центр тяжести и отличный крутящий момент на низких и средних оборотах. Впрочем, такой рабочий объем делает движок почти автомобильным по своим характеристикам.
Какие типы двигателей бывают: 3 комментария
Спасибо за статью автору, видно что старались при написании. Но очень много откровенно некомпетентных высказываний. Например, про V-твин, разница с теми итальянцами, про которых речь, не в том что одни воздушники, а другие жидкостники. Не из-за этого огромная разница в ТТХ. Разница в угле развала цилиндров, с углом около 45 градусов — это круизеры, чопперы, реже дорожники. У таких моторов хороший крутящий момент, но крутятся неохотно. с углом развала 90 градусов, под прямым углом, уже гораздо больше мощности и крутильности, но правда нет той обожаемой неравномерности вспышек и утробного звучания настоящего мотоцикла.
17. Основные параметры гоночных двигателей
Правила проведения мотоциклетных гонок никогда не предписывали использование того или иного принципа работы двигателей, а только устанавливали допустимый рабочий объем цилиндров. Однако до 60-х годов на подавляющем большинстве гоночных мотоциклов применялись четырехтактные двигатели, которые никогда не сходили со спортивной арены. В противоположность этому двухтактные двигатели имели успех в международных гонках в некоторые периоды развития мотоциклетного спорта, которые сменялись периодами, когда такие двигатели редко появлялись в гонках и не занимали призовых мест.
В первый период существования мотоциклов (1885—1914 гг.) двухтактные двигатели применяли довольно редко не только на спортивных, но и на обычных дорожных мотоциклах. Однако уже к этому периоду относятся первые успехи мотоциклов с двухтактными двигателями в гонках.
В 1912 и 1913 гг. английские мотоциклы «Скотт» с двухцилиндровыми двухтактными двигателями водяного охлаждения получили первые призы в известной английской гонке Т. Т.
В начале 20-х годов конкуренция между двухтактными и четырехтактными двигателями обострилась, причем постоянными соперниками во всех крупных гонках класса 250 см 3 были английские фирмы «Левис», изготовлявшая двухтактные двигатели, и «Ныо Империал», выпускавшая мотоциклы с четырехтактными двигателями. Обе стороны имели успех, но в целом этот период (1920—1924 гг.) закончился в пользу сторонников четырехтактных двигателей. В активе фирмы «Левис» числились две победы в гонках Т. Т. (1920 и 1922 гг.).
Сводка основных технических и конструктивных параметров гоночных двух- и четырехтактных двигателей мотоциклетного типа приведена в табл. 16—19.
Та6лица 16. Основные параметры гоночных четырехтактных мотоциклетных двигателей без наддува
Таблица 17. Основные параметры гоночных двухтактных мотоциклетных двигателей без наддува
Таблица 18. Основные технические параметры гоночных мотоциклетных двигателей с наддувом
Таблица 19. Основные технические параметры гоночных мотоциклетных двигателей без наддува, изготовленных в СССР
Рис. 36. Одноцилиндровый гоночный двигатель CZ класса 250 см 3 с двумя верхними распределительными валами
Рис. 37. Двухтактный одноцилиндровый двигатель «Судзуки» гоночного типа класса 50 см 3
Двухцилиндровые (рис. 38) и многоцилиндровые двигатели (рис. 39) допускают более высокое форсирование и, как правило, дают возможность получить более высокую литровую мощность, чем одноцилиндровые. Количеством цилиндров решается важный для гоночного двигателя вопрос о рабочем объеме отдельною цилиндра. Теоретически представляется выгодным раздробить рабочий объем, предписанный классом, но возможно большее число отдельных объемов. Чем меньше рабочий объем цилиндра, тем больше может быть форсирован рабочий процесс двигателя увеличением степени сжатия или давления смеси, подаваемой компрессором. Малые цилиндры обеспечивают более интенсивный отвод тепла от самых горячих частей двигателя — выпускного клапана и дна поршня. Уменьшение средней температуры этих деталей позволяет увеличить в известных пределах степень сжатия или давление подачи, не опасаясь появления детонации.
Рис. 39. Четырехцилиндровый гоночный двигатель С-360 класса 350 см 3
При небольших цилиндрах уменьшаются механические напряжения из-за малой массы поступательно движущихся частей. Малые размеры цилиндров позволяют форсировать двигатель по частоте вращения, так как при этом средняя скорость поршня и средняя скорость смеси во впускном тракте не приобретают слишком высоких значений.
По этим причинам наиболее высокие литровые мощности при достаточной надежности работы развивают двигатели с малым объемом каждого цилиндра. Минимальный рабочий объем цилиндра в распространенных классах мотоциклов (125—250 см 3 ) составлял около 25—40 см 3 до 1970 г., когда были введены ограничения ФИМ (см. гл. II). Позднее двигатели этих классов проектировались, как правило, в двухцилиндровом исполнении.
В настоящее время двигатели класса 50 см 3 имеют 1 цилиндр (до 1969 г. — 1—3 цилиндра); 125 см 3 — 1—2 цилиндра (до 1970 г. — 1—5 цилиндров); 250 см 3 — 1—2 цилиндра (до 1970 г. — 1—6 цилиндров); 350 и 500 см 3 — 1—4 цилиндра (до 1964 г. — 1—8 цилиндров).
Несмотря на устойчивую тенденцию к переходу на многоцилиндровые конструкции, до последнего времени во многих гонках и в особенности в соревнованиях, не входящих в чемпионат мира, встречаются мотоциклы с одноцилиндровыми двигателями, но с каждым годом их становится меньше.
У двигателей с наддувом степень сжатия ниже. В зависимости от давления подаваемой смеси она колеблется от 5 до 7.
для четырехтактных двигателей
для двухтактных двигателей
Переход к применению короткоходных двигателей был вызван рядом причин. Короткоходные двигатели легче, так как поверхность цилиндра при данном объеме достигает минимума при S/D = 1. Следствием большого отношения S/D является высокая нагрузка нижнего шатунного подшипника из-за увеличения центробежной силы вращающихся масс. Эта нагрузка не компенсируется уменьшением силы инерции поступательно-движущихся частей за счет облегчения поршня. Шатунный подшипник — одно из самых уязвимых мест быстроходного двигателя, поэтому его перегрузка—крайне нежелательное явление.
Весьма существенным преимуществом четырехтактных короткоходных двигателей следует считать возможность размещения больших клапанов благодаря увеличению диаметра цилиндра. Следовательно, уменьшение S/D способствует увеличению коэффициента наполнения и литровой мощности.
Средняя скорость поршня, которая определяет механические потери, больше для длинноходных двигателей. Отсюда можно прийти к заключению, что механический КПД при малом S/D должен быть выше.
Вместе с тем можно отметить, что при высокой степени сжатия камера сгорания короткоходного двигателя приобретает более плоскую форму, менее выгодную вследствие увеличения тепловых потерь; это обстоятельство не имеет значения только для гоночных двигателей с наддувом, работающих с относительно низкой степенью сжатия.
в формулу для эффективной мощности (кВт) четырехтактного двигателя, то получим
где D —диаметр цилиндра, см; S — ход поршня, м; i — число цилиндров.
Далее, обозначая площадь 
, определим поршневую мощность Nn (кВт/см 2 )
Если считать, что для vm имеется практически осуществимое предельное значение (20—22 м/с), то поршневая мощность двигателя может быть представлена выражением Nu = Ape, где А — постоянный коэффициент (при vm = const), равный vm/300.
Поскольку из формулы (8)
делаем вывод, что для увеличения мощности двигателя следует форсировать рабочий процесс, т. е. увеличивать ре и стремиться к увеличению суммарной площади поршней; последнее достигается увеличением числа цилиндров и уменьшением отношения S/D (при заданном классификацией рабочем объеме двигателя).
