Содержание

Принципы работы простейшего одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания

В этой статье будут рассмотрены принципы работы простейшего одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. Этот двигатель взят для простоты понятия физических процессов, для того чтобы понять, как работают все подобные двигатели. На самом деле всё намного сложнее каждый процесс имеет столько особенностей, что и у специалистов, хорошо знающих работу двигателя, часто возникают споры по многим вопросам. Но все бензиновые двигатели (двигатели с принудительным зажиганием) работают на основе принципов, впервые описанных немецким инженером Отто.

Двигатель нужен для обеспечения автомобиля (если это не стационарный двигатель) механической энергией. Двигатель создаёт эту энергию. Но из школьного курса физики известно, что энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно. Что же является источником механической энергии, вырабатываемой двигателем, какую энергию он преобразует в механическую? Источником энергии двигателя внутреннего сгорания является энергия межмолекулярных связей углеводородного топлива, сгорающего в цилиндрах двигателя. Во время сгорания углеводородного топлива происходит разрыв этих связей с большим выделением тепловой энергии, которую двигатель и преобразует в механическую энергию в форме вращательного движения.

Для химических реакций, происходящих при сгорании топлива, требуется окислитель. Для этого используется кислород, содержащийся в окружающем атмосферном воздухе. Воздух это смесь газов, кислорода в этой смеси приблизительно 21%. В цилиндрах двигателя сгорает смесь топлива с воздухом. В идеальном случае все молекулы углеводородов, поданные в цилиндр, сгорая, соединяются со всеми молекулами кислорода, поданными в цилиндр во время одного рабочего цикла. То есть после процесса сгорания в цилиндре двигателя не должно остаться не одной молекулы топлива, и не одной свободной молекулы кислорода.

Химические реакции, во время которых полностью используются все активные вещества, называются стехиометрическими. Во время стехиометрического процесса для полного сгорания всех молекул 1-го килограмма топлива необходимо использовать приблизительно 14,7 килограммов воздуха. Это идеальный процесс, но реально при работе двигателя на различных режимах обеспечить его достаточно трудно, тем более что на некоторых режимах двигатель будет работать устойчиво, только если смесь отличается от стехиометрической.

Разобравшись, откуда берётся механическая энергия, приступим к изучению принципов работы двигателя. Как уже было отмечено ранее, здесь будет рассматриваться работа четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Отто. Основным признаком цикла Отто можно назвать то, что перед воспламенением топливовоздушная смесь предварительно сжимается, а зажигание смеси происходит от постороннего источника – в современных двигателях только при помощи электрической искры.

За время становления и развития двигателя внутреннего сгорания было изобретено очень много различных конструкций и, разумеется, двигатель, работающий на принципах цикла Отто, был далеко не единственный. Из двигателей с возвратной поступательным движением поршня можно назвать двигатель, работающий по циклу Аткинсона, а из двигателей с круговым движением поршня наиболее известен роторно-поршневой двигатель Ванкеля. Существует большое количество вообще экзотических конструкций. Но все они не получили широкого практического применения. Более 99,9% используемых в настоящее время двигателей внутреннего сгорания работают по циклу Отто, (в данной статье сюда будут отнесены и дизельные двигатели) которые в свою очередь подразделяются на двигатели с электрическим воспламенением смеси и дизельные двигатели, с компрессионным воспламенением смеси.

Принципы работы таких двигателей и будут рассмотрены в этой статье.

И бензиновые и дизельные двигатели могут быть не только четырёхтактными, но и двухтактными. В настоящее время двухтактные двигатели на автомобиле не применяются, поэтому в данной главе они рассматриваться не будут.

Прежде чем рассматривать принципы работы двигателя рассмотрим, из каких основных деталей он состоит.

Основные детали простейшего ДВС

  1. Цилиндр.
  2. Поршень.
  3. Камера сгорания.
  4. Шатун.
  5. Коленчатый вал.
  6. Впускной канал.
  7. Впускной клапан.
  8. Впускной распределительный вал.
  9. Выпускной канал.
  10. Выпускной клапан.
  11. Выпускной распределительный вал.
  12. Свеча зажигания.
  13. Топливная форсунка (не показана).
  14. Маховик двигателя (не показан).

1. Цилиндр – основа двигателя, именно в нём происходит процесс сгорания топлива, цилиндр является направляющим элементом для движения поршня.

2. Поршень – деталь, перемещающаяся в цилиндре под воздействием расширяющихся газов или под воздействием кривошипно-шатунного механизма. Условно примем, что скользящее соединение, между поршнем и стенками цилиндра абсолютно герметично, то есть, ни какие газа не могут просочиться через это соединение.

3. Камера сгорания – пространство над поршнем, когда поршень находится в самой верхней точке своего хода (ВМТ).

4. Шатун – это стержень, передающий усилие от поршня к кривошипу коленчатого вала и, наоборот, от коленчатого вала к поршню.

5. Коленчатый вал – служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное, именно такое движение наиболее удобно для использования.

6. Впускной канал – канал, по которому топливовоздушная смесь поступает в цилиндр двигателя.

7. Впускной клапан – соединяет впускной канал с цилиндром двигателя. Условно принимаем, что в закрытом состоянии клапан полностью герметичен, а в открытом состоянии он не оказывает сопротивление проходу топливовоздушной смеси в цилиндр двигателя.

8. Впускной распределительный вал – открывает и закрывает впускной клапан в нужное время.

9. Выпускной канал – канал, по которому отработавшие газы выводятся из двигателя в атмосферу.

10. Выпускной клапан – соединяет выпускной канал с цилиндром двигателя. Условно принимаем, что в закрытом состоянии клапан полностью герметичен, а в открытом состоянии он не оказывает сопротивление проходу отработавших газов из цилиндра двигателя.

11. Выпускной распределительный вал – открывает и закрывает выпускной клапан в нужное время.

12. Свеча зажигания – служит для воспламенения сжатой топливовоздушной смеси в необходимое время.

13. Топливная форсунка – служит для распыления топлива в воздухе, поступающем в цилиндр двигателя.

14. Маховик двигателя – служит для необходимого перемещения поршня за счёт сил инерции во время всех тактов, кроме рабочего.

Далее придётся понять и запомнить довольно много специальных терминов, но сейчас упомянем, без полного объяснения, только некоторые.

1 — Верхняя мёртвая точка (ВМТ) – точка в которой поршень останавливается при изменении направления своего движения вверх цилиндра на движение вниз.

2 — Нижняя мёртвая точка (НМТ) – точка в которой поршень останавливается при изменении направления своего движения вниз цилиндра на движение вверх.

3 — Ход поршня – расстояние, проходимое поршнем при перемещении от ВМТ к НМТ или наоборот.

4 — Такт двигателя – перемещение поршня от одной мёртвой точки к другой. Во время каждого такта коленчатый вал двигателя совершает половину оборота (180?).

5 — Цикл – периодичное повторение четырёх тактов двигателя во время работы. Полный цикл двигателя состоит из четырёх тактов и совершается за два полных оборота коленчатого вала (720?).

Принципы работы простейшего одноцилиндрового четырёхтактного двигателя:

1 — Такт всасывания

(поступления топливовоздушной смеси в цилиндр).

Впускной клапан открыт.
Выпускной клапан закрыт.

Под воздействием внешнего усилия (стартёра двигателя, заводной ручки или инерции маховика), передаваемого поршню шатуном, поршень перемещается от ВМТ к НМТ. Поскольку соединение между поршнем и цилиндром полностью герметично, в пространстве над поршнем образуется пониженное давление (разрежение). Под воздействием атмосферного давления воздух через впускной канал, и открытый впускной клапан, начинает поступать в цилиндр двигателя. В это время топливная форсунка распыляет в поступающем воздухе необходимое количество топлива, в результате чего в цилиндр поступает горючая топливовоздушная смесь.

При достижении поршнем НМТ впускной клапан закрывается.

2 — Такт сжатия.

Оба клапана закрыты.

Под воздействием внешнего усилия поршень перемещается из НМТ к ВМТ. При этом в цилиндре происходит сжатие топливовоздушной смеси. По окончании такта сжатия, когда поршень встаёт в положении ВМТ, вся топливовоздушная смесь находится в сжатом состоянии в камере сгорания.

В это время свеча зажигания при помощи электрической искры воспламеняет сжатую топливовоздушную смесь. В дизельном двигателе в камеру сгорания при помощи топливной форсунки впрыскивается мелко распылённое топливо. В результате чего в обоих случаях происходит воспламенение смеси.

3 — Рабочий такт.

Оба клапана закрыты.

При сгорании топливовоздушной смеси в цилиндре резко поднимается температура и, главное, давление. Это давление равномерно давит во все стороны, но стенки камеры сгорания и цилиндра рассчитаны на это давления. А вод давление, оказываемое расширяющимися газами на поршень, днище которого является нижней частью камеры сгорания, заставляет поршень перемещаться вниз от ВМТ к НМТ. Это усилие через шатун передаётся на кривошип коленчатого вала, который преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение.

При достижении поршнем НМТ открывается выпускной клапан.

4 — Такт выпуска.

Впускной клапан закрыт.
Выпускной клапан закрыт.

Под воздействием внешнего усилия, передаваемого на поршень через шатун, поршень перемещается из положения НМТ в положение ВМТ. Во время этого перемещения поршень вытесняет из цилиндра отработавшие газы через открытый выпускной клапан в выпускной канал и далее в атмосферу.

И так, мы рассмотрели полный цикл двигателя, состоящий из четырех тактов. Далее этот цикл повторяется бесконечно, пока двигатель не будет выключен или не закончится бензин в баке автомобиля.

Наверное, Вы обратили внимание, что из четырёх тактов полезным является только один – рабочий такт. Именно во время этого такта вырабатывается необходимая энергия. Все другие такты являются вспомогательными. Возможно, такая конструкция может показаться не эффективной, но лучшего, по всем показателям, пока ничего не изобретено. Да, существуют двухтактные двигатели, в которых полный цикл осуществляется за один поворот коленчатого вала. Существует роторно-поршневой двигатель Ванкеля, в котором вообще нет деталей, совершающих возвратно-поступательное движение, но этим конструкциям, при некоторых преимуществах, присущи свои недостатки, поэтому двигатели, работающие по четырёхтактному циклу Отто, в настоящее время имеют практически монопольное распространение в мире. И какой-либо замены им, в обозримом будущем, реально не предвидится.

Дизельный двигатель.

Двигатель, изобретённый немецким изобретателем Рудольфом Дизелем, очень похож и по конструкции и принципам работы на двигатель, работающий на бензине, описанный ранее. Но есть одно существенное различие. В этом двигателе воспламенение топливовоздушной смеси происходит не при помощи электрической искры, а за счёт контакта топлива с горячим воздухом находящемся в цилиндре. Такое воспламенение рабочей смеси называется компрессионным зажиганием. А откуда в цилиндре взялся горячий воздух, где его подогрели? Разумеется, никто его нарочно не грел. Если Вам когда-либо приходилось накачивать ручным насосом шину велосипеда, или автомобиля, вы могли обратить внимание, что довольно быстро насос начинает нагреваться. И вообще из школьного курса физики известно, что при сжатии все газы нагреваются, а воздух есть ничто иное, как смесь газов. Сжатие воздуха в двигателе происходит очень быстро, поэтому к концу такта сжатия воздух, находящийся в цилиндре дизельного двигателя, имеет очень высокую температуру (700 ? 900?С).

Поскольку физический процесс немного отличается от описанного ранее бензинового двигателя, в конструкции дизельного двигателя имеются некоторые отличия. Главное отличие в более высокой степени сжатия. У дизельного двигателя отсутствует свеча зажигания, вместо неё непосредственно в головку блока цилиндров вставлена топливная форсунка, разумеется, во впускном канале топливная форсунка отсутствует. В отличие от бензинового двигателя, в цилиндры которого во время такта всасывания поступает смесь бензина с воздухом, цилиндры дизельного воздуха поступает чистый воздух. При достижении поршнем ВМТ во время такта сжатия, в камере сгорания дизельного двигателя находится сжатый воздух, имеющий высокую температуру. И в то время, когда в бензиновом двигателе происходит воспламенение смеси при помощи электрической свечи, в камеру сгорания дизельного двигателя под большим давлением впрыскивается мелко распылённое дизельное топливо. Соприкасаясь с горячим воздухом, находящимся в камере сгорания, топливо воспламеняется.

Запомните основные отличия дизельного двигателя от бензинового.

1 – Топливо в дизельном двигателе воспламеняется не при помощи электрической искры, а за счёт контакта топлива с воздухом, имеющим высокую температуру.

2 – Регулировка крутящего момента и мощности двигателя осуществляется за счёт изменения качества, а не количества топливовоздушной смеси, поэтому в дизельном двигателе отсутствует дроссельная заслонка, регулирующая количество поступающего в цилиндры двигателя воздуха. То есть крутящий момент изменяется количеством впрыскивания топлива без изменения объёма всасываемого воздуха.

Не путайте дизельный двигатель с современными бензиновыми двигателями, с непосредственным впрыском. В этих двигателях топливная форсунка перенесена из впускного канала на головку двигателя, но не вместо свечи зажигания, а установлена совместно с ней. В этом случае топливная форсунка впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр. Топливовоздушная смесь в таком двигателе воспламеняется не при помощи компрессионного зажигания, а при помощи электрической искры. А имеющаяся во впускном тракте дроссельная заслонка регулирует количество воздуха, поступающего в цилиндр.

Мы рассмотрели принципы работы простейшего одноцилиндрового двигателя, поняли, как возникает необходимая нам механическая энергия, но для простоты объяснения пришлось прибегнуть очень ко многим упрощениям. Например, клапаны открываются или закрываются не точно в ВМТ или НМТ. Свеча бензинового двигателя воспламеняет смесь или топливная форсунка дизельного двигателя нагнетает топливо в цилиндр не совсем точно при нахождении поршня в ВМТ. Да и двигатель, чаще всего имеет не один, а несколько цилиндров, от 1-го до 16, в автомобильной промышленности, а авиации или на флоте встречались двигатели, имеющие 64 цилиндра. Но основой любого двигателя является цилиндр.

Ранее были рассмотрены некоторые термины, имеющие отношение к цилиндру двигателя, теперь придётся их рассмотреть более подробно и познакомиться с некоторыми новыми.

1. Радиус кривошипа.

Расстояние между осями коренных и шатунных шеек коленчатого вала.
Коренными называются шейки коленчатого вала, в которых вал вращается в блоке цилиндров двигателя.
Шатунными называются шейки, к которым подсоединены шатуны поршней.
Для образования кривошипа ось коренных шеек смещена относительно оси шатунных шеек.
Радиус кривошипа является очень важным конструкционным параметром двигателя. Изменяя радиус кривошипа можно подобрать необходимое соотношение между крутящим моментом и максимальными оборотами двигателя, при неизменном объёме цилиндра.
(Обычно измеряется в миллиметрах)

2. Ход поршня:
Ход поршня, то есть расстояние между НМТ и ВМТ, равен удвоенной величине радиуса кривошипа.

3. Диаметр цилиндра:

Это диаметр внутреннего отверстия цилиндра. Условно принимаем, что диаметр поршня равен диаметру цилиндра.
(Обычно измеряется в миллиметрах)

4. Рабочий объём цилиндра:
Рабочим объёмом цилиндра называется объём, вытесняемый поршнем при перемещении от НМТ к ВМТ.
(Обычно измеряется в кубических сантиметрах (см?) или литрах.)
Рабочий объём цилиндра равен произведению хода поршня на площадь днища поршня.

5. Объём камеры сгорания.
Это объем пространства, находящегося над поршнем, во время нахождения поршня в ВМТ.
(Обычно измеряется в кубических сантиметрах.)
Камера сгорания большинства двигателей имеет сложную форму, поэтому определить её точный объём расчётным методом сложно. Для определения объёма камеры сгорания применяются различные методы прямого измерения.

6. Полный объём цилиндра.
Это сумма объёма камеры сгорания и рабочего объёма цилиндра.
(Обычно измеряется в кубических сантиметрах или литрах.)
Полный объём многоцилиндрового двигателя равен полному объёму одного цилиндра умноженному на количество цилиндров двигателя.

7. Степень сжатия.
Это соотношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания. Другими словами это соотношение объёма цилиндра в сумме с объёмом камеры сгорания, когда поршень находится НМТ к объёму пространства, расположенному над поршнем, когда поршень находится в положении ВМТ.
(Безразмерная единица)

8. Соотношение диаметра цилиндра к величине хода поршня:
Является очень важным параметром при конструировании двигателя внутреннего сгорания. Двигатели, в которых ход поршня больше диаметра цилиндра называются длиноходными, двигатели, в которых ход поршня меньше диаметра цилиндра, называются короткоходными.

Значение степени сжатия.

Степень сжатия это один из очень важных технических показателей двигателя внутреннего сгорания, поэтому рассмотрим его более подробно. В общем, повышение степени сжатия поднимает эффективность работы двигателя внутреннего сгорания, то есть при сгорании равного объёма топлива двигатель производит больше механической энергии. При повышенной степени сжатия молекулы топлива физически приближаются друг к другу. При этом топливовоздушная смесь имеет более высокую температуру, в результате чего достигается лучшее испарение частичек топлива и их более равномерное перемешивание с воздухом. Для каждого типа бензина имеется предельное значение степени сжатия. Чем выше октановое число бензина, тем выше степень сжатия, при которой может работать двигатель. При превышении допустимой степени сжатия и, соответственно температуры в камере сгорания, двигатель начинает работать с детонацией (самопроизвольное воспламенение смеси). Процесс детонации достаточно сложный, поэтому, на данном этапе, ограничимся пониманием, что причиной детонации является неправильное сгорание топливовоздушной смеси. При работе двигателя с детонацией резко уменьшается эффективность работы двигателя, и более того, возросшие ударные нагрузки могут привести к разрушению двигателя. Сильные стуки во время работы двигателя являются признаком детонации. Этот режим работы очень вреден для двигателя.

Современные электронные системы управления двигателем практически исключили работу двигателя с детонацией, но те, кому пришлось ездить на автомобилях с двигателями, не имеющих электронных систем управления, помнят, что режим детонации возникал довольно часто.

Раньше для повышения октанового числа бензина применялись специальные присадки на основе свинца. Применение этих присадок позволяло поднять степень сжатия до 12,5:1, но сейчас, в соответствии с законодательными нормами по охране окружающей среды, по причине того, что свинец наносит большой вред окружающей среде, применение присадок на основе свинца запрещено.

Степень сжатия современных бензиновых двигателей равна 10:1 ? 11:1. Величина степени сжатия может изменяться не только от качества предполагаемого к использованию бензина, но и от конструкции двигателя. Современные двигатели, имеющие систему управления двигателя с датчиком детонации, позволяют поднять степень сжатия до 13:1. Такие системы управления, регулируя угол опережения зажигания в каждом отдельном цилиндре, на основе информации, полученной от датчика детонации, позволяют двигателю работать на грани возникновения детонации, но не допускают её. Двигатели с непосредственным впрыском бензина в камеру сгорания из-за особенностей процессов, протекающих в цилиндре, тоже могут работать с повышенной степенью сжатия.

Поскольку воспламенение топлива в дизельных двигателях происходит за счёт нагрева воздуха, находящегося в цилиндре, степень сжатия дизельных двигателей выше, чем бензиновых. Степень сжатия дизельных двигателей лежит в диапазоне 14:1 ? 23:1.

Двигатели с принудительным нагнетанием воздуха в цилиндры (турбокомпрессор или механический нагнетатель), как бензиновые, так и дизельные, имеют более низкую степень сжатия по сравнению с атмосферными двигателями. Это вызвано тем, что перед началом такта сжатия в цилиндре находится большая масса воздуха (и топлива). Слишком высокое давление в цилиндре в конце такта сжатия может привести к разрушению двигателя.

Ранее отмечалось, что повышение степени сжатия явление, в целом, очень желательное, но в действительности всё несколько сложнее. Двигатель внутреннего сгорания, особенно автомобильный, постоянно работает на различных режимах скорости вращения и нагрузок. Научные исследования в данной области показали, что на некоторых режимах двигатель эффективней работает с более низкой степенью сжатия, а на других режимах степень сжатия может быть повышена без риска нанесения повреждений двигателю. Некоторые производители попытались создать двигатель с изменяемой во время работы степенью сжатия. Пионером в этой области, добившимся заметных результатов, был шведский производитель автомобилей SAAB. Работы в этом направлении проводились и другими производителями автомобилей. Но до настоящего времени серийные автомобили с изменяемой степенью сжатия на рынке отсутствуют. Очевидно, это будет следующим направлением повышения эффективности двигателя внутреннего сгорания.

Ранее были рассмотрены некоторые термины, определяющие геометрические показатели двигателя. Далее запомним некоторые термины, определяющие работу двигателя внутреннего сгорания, как простейшего одноцилиндрового, так более сложных двигателей.

  1. Мощность двигателя. Измеряется в киловаттах (кВт) или в старых, для некоторых более привычных единицах измерения, лошадиных силах (л.с.)
  2. Крутящий момент. Измеряется в ньютонах на метр (Н•м).
  3. Удельная литровая мощность. Измеряется отношением максимальной мощности двигателя к рабочему объёму цилиндров двигателя (кВт/литр)
  4. Удельная весовая мощность. Измеряется отношением максимальной мощности двигателя к весу двигателя (кВт/Кг).
  5. Топливная эффективность. Измеряется массой топлива, которое необходимо потратить на выработку мощности в один киловатт в течение часа (гр/кВт*час)
  6. Скорость вращения. В автомобилестроении, как и во многих других областях техники, скорость (частота) вращения коленчатого вала измеряется в оборотах в минуту (об/мин).

За прошедшие более чем сто лет с момента изобретения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) количество его конструкций было столь велико, что их не только описать невозможно, их просто никто даже перечислить не сможет, да и задачи такой, в общем, нет. Четко понимая общие принципы работы ДВС (кратко описанные в данной статье), можно разобраться в любой конструкции.

Е.Н. Жарцов

Одноцилиндровый двигатель

Для улучшения этой статьи желательно:

  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное.
  • Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии.

Мотоцикл «Минск» оснащённый одноцилиндровым двухтактным двигателем рабочим объёмом 125 см³

Одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания — простейший поршневой двигатель внутреннего сгорания, имеющий всего один рабочий цилиндр. Одноцилиндровый двигатель является полностью несбалансированным и имеет неравномерный ход. Одноцилиндровые двигатели характеризуются наименьшим отношением площади поверхности рабочего цилиндра к рабочему объёму по сравнению с многоцилиндровыми двигателями, что обеспечивает наименьшие потери тепла в рабочем процессе и высокий индикаторный к.п.д. В то же время одноцилиндровые двигатели характеризуются существенной большей тепловой и механической напряжённостью деталей по сравнению с многоцилиндровыми двигателями. Удельная масса одноцилиндровых двигателей выше чем у многоцилиндровых такого же рабочего объёма.

Одноцилиндровый двигатель для авиамоделиДвухтактный цикл. в двухтакном цикле рабочие ходы происходят вдвое чаще

В прошлом одноцилиндровые двигатели (благодаря простоте устройства) были широко распространены а их рабочий объём был практически не ограничен сверху — на судах и в стационарных установках встречались малооборотистые одноцилиндровые двигатели с рабочим объёмом до 12 л (например дизельный калоризаторный двигатель «Пионер» мощностью 33 кВт, выпущенный на заводе «Русский дизель»). В настоящее время распространение одноцилиндровых двигателей также достаточно широко, по причине их простоты, малой стоимости и малой массы, но рабочий объём ограничен.

Наименьшим рабочим объёмом характеризуются одноцилиндровые двигатели для авиамоделей — 1 см³ — 10 см³. Бензиновые двухтактные двигатели ручных газонокосилок (триммеров) имеют рабочий объём 15 см³ — 36 см³. На мотопилах применяются двигатели с рабочим объёмом 36 см³ — 100 см³. На мопедах применяются одноцилиндровые двигатели рабочим объёмом немного меньше 50 см³. Для привода небольших электрических генераторов применяют одноцилиндровые двигатели рабочим объёмом 60 см³ — 420 см³ (дизель Yanmar L100). На мотоциклах нашли применение одноцилиндровые двухтактные двигатели рабочим объёмом 125 см³ — 350 см³. Например, российский мотоцикл «ИЖ-Планета» имеет один из самых крупных в мире серийных одноцилиндровых двухтактных двигателей рабочим объёмом 346 см³. Четырёхтактные мотоциклетные двигатели обладают рабочим объёмом до 800см³(suzuki dr800).

Мотоцикл ИЖ-56 — носитель одноцилиндрового двухтактного двигателя рабочим объемом 350 см³

Для тракторов ДТ-14 и самоходных шасси ДСШ-14 выпускался одноцилиндровый дизельный двигатель рабочим объёмом 1,03 л и мощностью 14 л.с. В Китае по состоянию на 2013 год продолжают выпускаться разработанные в 1930-х годах одноцилиндровые дизельные двигатели S1100 и S1115 рабочим объемом 905 см³ и 1194 см³ соответственно. Эти двигатели широко применяются для привода тяжелых мотоблоков и небольших тракторов.

Одноцилиндровый дизель Jiangdong S1100 рабочим объемом 905 см³, мощностью 16 л.с. при 2200 об/мин на минитракторе

Однорядный — L

Одноцилиндровый · 2 · 3 · 4 · 5 · 6 · 8 · 9 · 10 · 12 · 14

Оппозитный — B

2 · 4 · 6 · 8 · 10 · 12 · 16 · H

V-образный

2 · 4 · 5 · 6 · 8 · 10 · 12 · 16 · 18 · 20 · 24

W-образный

8 · 12 · 16 · 18

Другие однорядные

Иные типы

Ротативный · Звездообразный · Орбитальный (Сарича) · Роторный (Ванкеля) · Дельтаобразный · X-образный · Роторно-лопастной · Свободно-поршневой · Аксиальный

Разные конструктивные решения

Количество тактов

Двухтактный · Четырёхтактный · Шеститактный

Классификация-систематизация мотоциклов

Первая классификация возникла с появлением первых мотоциклетных гонок и определяла простейший технический регламент соревнований до 1900 г. Она была предложена Автомобильным клубом Франции (Automobile Club de France) в 1899 г. Мотоциклами считались все самодвижущиеся экипажи весом до 200 кг. Вследствие этого в класс мотоциклов попадали также трициклы и четырёхколесные машины (квадрициклы), приближавшиеся по типу конструкции к легким автомобилям. Такие технические данные мотоциклов как вес, мощность и размеры двигателя, — не учитывались.

Существовало три основных класса мотоциклов:

  • мотоциклы с числом мест более одного;
  • мотоциклы одноместные;
  • мотоциклы без цепной передачи.

Первые два класса в основном охватывали трициклы, которые нередко строились двухместными и имели шестеренные или цепные передачи, а третий класс — двухколесные мотоциклы, обычно имевшие ременную передачу.

Основание для классификации является формальным, а сам мотоцикл ещё даже не рассматривается как одноколейная машина.

Классификация мотоциклов по единому техническому принципу

Классификация по массе

Была разработана также Автомобильным клубом Франции (Automobile Club de France) в 1902 г. В основу классификации был положен вес мотоцикла. Ограничение массы должно было способствовать рациональному использованию предоставленного конструктору материала и поощрять применение легких сплавов.

Существовало два класса:

  • мотоциклы (Motorcycles) массой до 250 кг;
  • мотоциклеты (Motocyclettes) массой до 50 кг.

Слово «мотоциклет» на французском языке является уменьшительным от слова «мотоцикл», и использовано для обозначения конструкции малой массы. В русском языке эта разница обычно не отражается, «мотоциклетный» — остается принадлежностью к «мотоциклу», а не к «мотоциклету».

Весовые пределы объясняются конструктивными особенностями мотоциклов того времени. Большой вес первого класса отражал вес трехколесных машин (трициклов), малый вес второго класса — относился к двухколесным мотоциклам.

Весовая классификация применялась в течение ряда лет преимущественно в шоссейных гонках на мотоциклах.

Отрицательные стороны классификации по весу для развития мотоциклостроения — облегчение ходовых частей, рамы и других деталей, приводящее к снижению запасов прочности, наряду с тем, чтобы большую часть материала использовать для установки более мощного двигателя. На легких мотоциклах массой 50 кг могли быть установлены двигатели с рабочим объёмом до 1500 см³. Такая диспропорция между двигателем и остальными деталями приводила к тому, что мотоциклы гоночного типа были ненадежными и недостаточно износоустойчивыми.

Классификация по весу применялась, например, и в СССР, уже не только для спортивных, а для всех типов мотоциклов. В зависимости от веса мотоциклы разделяли на:

  • сверхлегкие — от 60 до 80 кг;
  • легкие — от 120 до 140 кг;
  • средние — от 150 до 170 кг;
  • тяжелые — от 180 кг и выше.

Классификация по нормам расхода топлива

Способ классификации по нормам расхода топлива появился на гонках Турист Трофи в 1907—1908 гг. и содействовал на тот момент улучшению таких эксплуатационных качеств как стремление к высоким скоростям, увеличение топливной экономичности, снижение массы, улучшение внешней формы мотоцикла, улучшение устойчивости и управляемости. Однако, контроль расхода топлива во время гонок был связан с техническими затруднениями, поэтому не получил распространения.

Классов было всего два:

  • старшая категория (Senior) — для двухцилиндровых мотоциклов, расход бензина не должен превышать 3,8 л на 100 км (3,5 л в 1908 г.);
  • младшая категория (Junior) — для одноцилиндровых мотоциклов, расход бензина не должен превышать 3,1 л на 100 км (2,8 л в 1908 г.);

Классификация по величине рабочего объема двигателя

Классификация впервые появилась на трековых гонках в 1903—1904 гг. и включала также всего два класса:

  • класс «четверть литра» (250 см3)
  • класс «треть литра» (333 см3)

С 1912 г. ФИКМ установила для категории мотоциклов-одиночек классы 175, 250, 350, 500, 750 и 1000 см3. В начале 20-х годов эта категория была дополнена классами 75 и 100 см3. В 30-х годах появился класс 125 см3, в 1949 г. — класс 50 см3, в 1965 г. — класс 1300 см3.

Для категории мотоциклов с колясками с 1912 г. были установлены классы 350, 500, 750 и 1000 см3. В 20-х годах класс 500 см3 был заменен классом 600 см3, а в 1949 г. эта категория была преобразована в категорию трехколесных машин, объединяющую мотоциклы с колясками, мотоциклы с третьим опорным колесом и трехколесные автомобили. В ней были предусмотрены классы 350, 500, 750 и 1200 см3, к которым в 1955 г. добавили ещё класс 250 см3. В 1965 г. вместо класса 1200 см3 были введены классы 1000 и 1300 см3.

Первоначально смысл этой классификации состоял в том, чтобы поощрять наиболее полное использование заданного количества горючей смеси, то есть стимулировать развитие литровой мощности. Привело это к тому, что в первое время увеличение литровой мощности шло главным образом за счет увеличения степени сжатия и улучшения работы органов газораспределения, что сопровождалось улучшением топливной экономичности двигателей. Однако, в конце 30-х годов применение нагнетателей для подачи горючей смеси в цилиндры значительно увеличило литровую мощность, но удельные расходы топлива возросли, что снизило экономические качества мотоциклов.

С 1946 г. ФИМ запретила применение нагнетателей на мотоциклах, предназначенных для шоссейно-кольцевых гонок, что способствовало появлению высококачественных гоночных двигателей, но не исключило тенденцию к переходу на все более сложные и дорогие многоцилиндровые конструкции.

Классификация гоночных мотоциклов по рабочему объёму двигателя, несмотря на все её недостатки, до сих пор применяется во всех скоростных соревнованиях.

Классификация по ограничению каких-либо технических параметров

Такие классификации не существовали в «чистом виде», ограничение технического параметра добавлялось к классификации по рабочему объёму двигателя. Например, это могло быть ограничением суммарной площади поршней двигателя, ограничением по массе, ограничением количества цилиндров, ограничением числа передач, ограничение шума выхлопа двигателя, минимальным количеством поступивших в продажу серийных мотоциклов модели.

Классификация мотоциклов по назначению

Принятая в СССР классификация отечественных мотоциклов

  • Дорожные — предназначенные для передвижения людей и перевозки грузов. Например, к ним относятся мотоциклы следующих марок: М1А, К-125, К-55, К-175, ИЖ-350, ИЖ-49, ИЖ-56, М-72.
  • Специального назначения — дорожные мотоциклы, предназначенные для перевозки однородных грузов или товаров, для несения службы связи, медицинской или противопожарной службы и т. п.
  • Спортивные — созданные обычно на базе дорожных мотоциклов и предназначенные для участия в различных спортивных мероприятиях, а именно: в мотоциклетных кроссах, многодневных гонках, кольцевых и шоссейных гонках и др. Например, к ним относятся следующие марки: М1Е, К-125 С-2, М-72К, М-75М, М-76, М-77, ИЖ-50, ИЖ-50 М, ИЖ-51, ИЖ-54.
  • Гоночные — изготовленные или специально подготовленные для участия в скоростных гонках (линейных и кольцевых шоссейных соревнований), их нельзя использовать в других видах соревнований или в качестве дорожных. Различают гоночные мотоциклы без наддува — например, ИЖ-54-С2, С-154, С-254, С-354, и с наддувом (их также называют рекордно-гоночными) — например, С1Б, С2Б, С3Б, «Комета-2», ГК-1, М-35-К.

Классификация, принятая у японских производителей

В настоящее время свой модельный ряд японские производители обычно разделяют всего на три общих типа.

  • Дорожные — для широкого пользования на дорогах.
  • Спортивные — только для соревнований.
  • Двойного назначения — промежуточная группа для дорог и бездорожья.
Honda Yamaha Kawasaki
Дорожные Road Sports Sportbikes Sports Cruiser
Двойного назначения Dual Purpose Dual Purpose
Спортивные Competition Competition Competition

Классификация мотоциклов по стандартам

Стандарты обычно содержат требования к терминологии, некоторые стандарты могут иметь статус обязательных к применению на время перехода к системе технических регламентов. Для примера приводятся классификации по стандартам, принятые в России.

Классификация по ПДД

Правила дорожного движения включают в себя технические требования, предъявляемые к транспортным средствам. По ПДД (Правилам Дорожного Движения) в России, например, к мотоциклам приравниваются трех- и четырёхколесные транспортные средства, имеющие массу в снаряженном состоянии не более 400 кг.

Классификация по ГОСТу

Отдельный вид классификации, связанный с государственными стандартами. Согласно ГОСТу Р 52051-2003 «Механические транспортные средства и прицепы. Классификация и определения», мотоциклы и подобные им механические транспортные средства, имеющие менее четырёх колес, а также квадрициклы относятся к категории L, внутри которой существует семь разновидностей:

  • двухколесный мопед;
  • трехколесный мопед;
  • мотоцикл;
  • мотоцикл с коляской;
  • трицикл;
  • легкий квадрицикл;
  • квадрицикл.

Классификация по спортивному кодексу

В России спортивный кодекс представляет собой свод общих правил, установленных Мотоциклетной федерацией России (МФР), регламентирующей все спортивные соревнования, проводимые в стране под её юрисдикцией. Классификация основана на правилах, принятых Международной Мотоциклетной Федерацией (ФИМ). Классификация условно делит мотоциклы на три категории по типу привода (п.01.17). Мотоциклы каждой категории и группы делятся на классы в зависимости от максимального рабочего объёма двигателя (п.01.18).

Категория 1 — мотоциклы с приводом на одно колесо. Они делятся на:

  • группа А1 — одноколейные двухколесные мотоциклы (мотоциклы-одиночки);
  • группа А2 — мотороллеры — мотоциклы специфической конструкции, предназначенные для езды по дорогам с повышенной комфортабельностью;
  • группа A3 — мотоциклы с одноцилиндровым двигателем объёмом до 50 см³ и автоматической трансмиссией;
  • группа B1 — мотоциклы с коляской, то есть одноколейный мотоцикл-одиночка с прикрепленной к нему коляской с одним колесом, образующим вторую колею. Коляска или платформа предназначена для спортсмена (колясочника), который принимает в ней различные положения сидя, лежа, стоя, свесившись и т. д. в зависимости от дисциплины соревнований.
  • группа В2 — то же, что В1, но не постоянно прикрепленной (несъемной) к мотоциклу коляской, оставляющей две или три колеи;
  • группа ВЗ — трехколесные экипажи, изготовленные как одно целое и образующие три колеи, с местом для водителя и колясочника.

Мотоциклы групп А1, В1 и В2 подразделяются на типы: дорожные, спортивные, гоночные и рекордные.

  • Дорожными называются мотоциклы, выпускаемые заводами для езды по обычным дорогам, и продаваемые через торговую сеть. Перечень возможных изменений, вносимых в конструкцию дорожных мотоциклов, допускаемых к соревнованиям, оговаривается в Положении.
  • Спортивными называются мотоциклы, построенные для спортивных целей, в том числе самими спортсменами, на базе дорожных и отвечающие предъявляемым к ним техническим требованиям по дисциплинам.
  • Гоночными называются мотоциклы, специально построенные для определенного вида соревнований.
  • Рекордными — называются мотоциклы специальной конструкции, изготовленные в единичных экземплярах и рассчитанные на достижение наивысших скоростей в особых, наиболее благоприятных дорожных условиях.

Мотоциклы групп А2 и A3 могут быть только дорожного типа.

Категория 2 — специальные мотоциклы с приводом на одно или несколько колес, не подпадающие под категорию 1;

Мотоциклы категории 2 делятся на следующие группы:

  • группа С — специальные двухколесные мотоциклы,
  • группа D — специальные трехколесные мотоциклы,
  • группа Е — снегоходы,
  • группа F — спринтеры и драгстеры,
  • группа G и H — квадроциклы.

Категория 3 — мотоциклы с электрическим приводом.

по типу привода по компоновке по назначению по рабочему объёму двигателя
мотоциклы
с приводом на одно колесо
мотоциклы-одиночки Дорожные Спортивные Гоночные Рекордные 50 65 80 100 125 175 250 350 450 500 750 1000 1300 open
мотороллеры Дорожные 50 65 80 100 125 175 250 350 450 500 750 1000 1300 open
мотоциклы с одноцилиндровым двигателем
объёмом до 50 см3
и автоматической трансмиссией
Дорожные 50
мотоциклы со съемной коляской Дорожные Спортивные Гоночные Рекордные 250 350 500 650 750 1000 1300
мотоциклы с несъемной коляской Дорожные Спортивные Гоночные Рекордные 250 350 500 650 750 1000 1300
трехколесные экипажи,
изготовленные как одно целое
специальные мотоциклы
с приводом на одно
или несколько колес
специальные двухколесные мотоциклы
специальные трехколесные мотоциклы
снегоходы 175 250 350 500 750 1300
спринтеры и драгстеры
квадроциклы 300 500 750 900
мотоциклы
с электрическим приводом

Классификация мотоциклов по типам

Данные в этой статье приведены по состоянию на апрель 2012 года. Вы можете помочь, обновив информацию в статье.

Основная статья: Типы мотоциклов

Классификации на официальных сайтах дилеров

Для американского и европейского рынка модельный ряд японских мотоциклов представлен в более развернутом виде, нежели для японского. Помимо общего разделения (на дорожные, спортивные и двойного назначения) мотоциклы делятся на типы в зависимости от компоновки и стиля.

Honda Yamaha Kawasaki Suzuki
Дорожные Street: Touring Touring Touring
Дорожные Street: Sport Touring
Дорожные Street: Super Sport Touring Super Sport Touring
Дорожные Street: Adventure Street: Adventure Touring Adventure
Дорожные Street: Crouisers Cruisers Cruiser
Дорожные Street: Chopper
Дорожные Street: Sport Sport Sportbike
Дорожные Street: Super Sport Super Sport
Дорожные Standart
Дорожные Street: Motard
Двойного назначения OffRoad/Street: Dual Sport Street: Dual Purpose Dual Purpose Dualsport
Спортивные OffRoad: Motocross OffRoad: Motocross Motocross Motocross
Спортивные OffRoad: OffRoad OffRoad Offroad
Спортивные Kids
Спортивные OffRoad: Trail

Классификация, предложенная издательством «За рулем»

Впервые классификация была опубликована в 1995 году, а затем с некоторыми дополнениями периодически приводилась в последующих выпусках каталога «Мир мотоциклов» с оговоркой, что как и любая классификация, она не может претендовать на полноту, так как любой мотоцикл способен переместиться из одной категории в другую за счет установки различных аксессуаров, смены шин и других изменений. Основанием для классификации авторы указывают назначение и компоновку и включают в неё не только мотоциклы, но и мопеды и мотороллеры. Также при выделении типов отдельно рассматривается такой параметр как стиль мотоцикла.

  • Минибайки:
  • простые конструкции мопедного происхождения,
  • более сложные конструкции мотоциклетного происхождения,
  • складные.
  • Стандартные или «классические» мотоциклы — мотоциклы в базовом исполнении, сохраняющие классическую простоту стиля. Специфическая группа — неоклассики, стилизованные в духе прошлых лет, включает в себя:
  • ретро-мотоциклы, воспроизводящие стиль 50-70-х годов;
  • стрит-байки, наследники кафе-рейсеров 60-х годов;
  • скрэмблеры.
  • Мотоциклы, выполненные в американском стиле:
  • кастомы;
  • чопперы;
  • круизеры;
  • дрегстеры;
  • дрессеры;
  • Спортбайки — как правило, самые мощные и скоростные мотоциклы, за исключением специальных гоночных моделей:
  • типичные спортбайки;
  • спорт-туристы;
  • нейкеды.
  • Туристские мотоциклы — наиболее комфортабельные для дальних поездок по хорошим дорогам. Этот тип иногда объединяют со спорт-туристами и дрессерами.
  • Мотоциклы двойного назначения — предназначены для движения как по асфальтовым дорогам, так и по бездорожью, компоновка выполнена в стиле «эндуро» (специально оговаривается, что термин «эндуро» без оговорок применяется только для машин чисто спортивного назначения). По дорожным качествам мотоциклы двойного назначения делят на:
  • «жесткие» — они наиболее приближены к спортивной технике, чем остальные мотоциклы двойного назначения, но в отличие от мотоциклов для эндуро имеют более комфортное сиденье и пассажирские подножки;
  • «мягкие» — предназначенные, скорее, для дорог, но не исключающие передвижение по пересеченной местности;
  • «туристские» — оснащенные двигателями большого рабочего объема, с более комфортабельной посадкой и более тяжелые, что затрудняет передвижение по пересеченной местности;
  • «городские» — обутые в чисто шоссейные шины, вследствие этого непригодные для бездорожья.

  • Мотоциклы специального назначения — оснащенные специальным оборудованием:
  • армейские;
  • полицейские;
  • пожарные;
  • для скорой помощи и др.

Сюда же относят мотоциклы повышенной проходимости.

  • Спортивные мотоциклы — мотоциклы для соревнований в различных мотодисциплинах. Делятся на:
  • гоночные (для шоссейно-кольцевых гонок),
  • кроссовые,
  • эндуро — см. «Мотоциклы для эндуро»,
  • триальные,
  • для ралли-рейдов,
  • для мотобола,
  • мотарды (для соревнований супермото),
  • для спидвея,
  • и т. д. для других дисциплин.

Сюда же принято включать и детские спортивные мотоциклы — предназначенные для получения первых навыков внедорожной езды.

  • Мотоциклы с колясками.
  • Мотовездеходы (ATV).
  • Грузовой мототранспорт.

Литература

В Википедии есть портал
«Мотоцикл»
  • Бекман В. В. Гоночные мотоциклы. — Машгиз, 1961. — 169 с.
  • Нарбут А. Н. Мотоциклы: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. — М.: Академия, 2008. — 176 с. — ISBN 978-5-7695-3991-6, ББК 30.4я73.
  • Кукушкин Г. И., Зотов И. Г., Силкин А. Н. Мотоциклетный спорт. — Физкультура и спорт, 1954. — 480 с.
  • Дементьев К. И., Юмашев Н. Н. Справочник мотоциклиста. — Физкультура и спорт, 1957. — 312 с.
  • Классификация // Мир мотоциклов : иллюстрированный каталог / Вед. ред. С. Дорофеев. — За рулем, 1997. — Вып. второй.
  • Классификация // Мир мотоциклов : иллюстрированный каталог / Гл. ред. выпуска С. Дорофеев. — За рулем, 1999. — Вып. четвертый.
  • Классификация // Мир мотоциклов : иллюстрированный каталог / Вед. ред. Е. Певзнер. — За рулем, 2000. — Вып. пятый.
  • Афремов Г. Спортивный кодекс — 1970 // За рулем. — М.: ДОСААФ СССР, 1970. — № 7. — С. 10-11.

Попалось мне тут недавно на ремонт чудо советской техники под названием: «мотороллер муравей». Двигатель этого «муравья» не подавал признаков жизни. Поэтому, я не стал даже заморачиватся с его диагностикой, и сразу приступил к капремонту, который я начал с его полной разборки. Тем более что его хозяин попросил все сделать на высшем уровне, а высший уровень в ремонте подразумевает полный разбор двигателя с последующей дефектовкой всех узлов и механизмов (в моем понимании конечно).

Вот такой, ничего себе экземпляр у нас сегодня будет в меню, «отколхожен» он в меру, что само собой радует.

Снимаем двигатель и укладываем его на какой нибудь стол, не забыв предварительно слить с него масло.

Снимаем кожухи охлаждения и династартер, как это делается, подробно написано в статье: Ремонт династартера мотороллера «Муравей»

Разгибаем стопорную шайбу, откручиваем гайку, и снимаем звездочку главной передачи.

Переворачиваем двигатель, выкручиваем болты на крышке сцепления, обстукиваем крышку киянкой со всех сторон, и снимаем ее с двигателя.

Вынимаем из картера вал механизма кикстартера.

Моторная цепь оказалась сильно растянутой и подлежит замене.

Откручиваем фасонные гайки на нажимном диске сцепления.

Снимаем несколько дисков сцепления, одеваем на внутренний барабан съемник, разгибаем стопорную шайбу, держим съемником барабан и откручиваем гайку (резьба правая). Такой съемник легко изготовить самому — для этого достаточно взять старый диск сцепления и «приварить» к нему небольшую шину, в общем по фото все поймете.

Разгибаем стопорную шайбу на цапфе коленчатого вала и откручиваем гайку (резьба правая), на этом двигателе гайка оказалась не зажатой и легко открутилась пальцами.

Снимаем корзину вместе с цепью и звездочкой, затем снимаем регулировочную шайбу и втулку наружного барабана корзины сцепления.

Вынимаем из вторичного вала первый шток сцепления, затем переворачиваем двигатель и вытряхиваем шарик и второй шток сцепления.

Откручиваем четыре гайки и снимаем головку блока цилиндров.

Обратите внимание какие сильные задиры на зеркале цилиндра, это произошло из-за езды на чистом бензине. Цилиндр надо отдавать в расточку, без этого никак.

Снимаем цилиндр, круглогубцами вынимаем стопорное кольцо поршневого пальца и выталкиваем поршневой палец наружу.

Втулка верхней головки шатуна была подвергнута «колхозному тюнингу», но для нас — это не проблема, поставим новую. Все подробности по замене втулки вы найдете в статье: Замена втулки шатуна мотоцикла «Иж-планета», «Юпитер», «Муравей»

Откручиваем стяжные болты картера (отмечены стрелками). Если у вас возникли сложности с откручиванием болтов — попробуйте открутить их с помощью ударной отвертки, в таких случаях она очень выручает.

Переворачиваем двигатель, берем киянку и равномерно со всех обстукиваем двигатель пока половинки картера полностью не разойдутся.

Вынимаем коробку, держим двигатель на весу и киянкой выбиваем коленчатый вал.

А теперь полюбуйтесь какая в этом двигателе грязь, которая сожрала все кромки сальников и подшипники, куда ему было заводится с такими дырявыми сальниками. На внутренней поверхности кривошипной камеры даже виден задир (отмечен стрелкой), наверное птица при взлете попала в двигатель.

Еще один важный момент: Люди малознакомые с техникой, ремонтируя по чем зря свои «муравьи», постоянно делают одну и туже ошибку: закрывают прокладкой или замазывают герметиком масляный канал по которому смазка попадает к правому коренному подшипнику коленчатого вала и сальнику, что в итоге приводит к разрушению этих деталей.

Пример, где канал был перекрыт прокладкой:

Пример, где канал был перекрыт герметиком:

А теперь результаты:

Изношенный сальник.

Разрушенные ролики коренного подшипника.

Все эти неисправности, являются следствием неквалифицированного ремонта, так что при обратной сборке двигателя, уделите повышенное внимание этому моменту, обратная сборка двигателя, подробно описана в статье: Ремонт двигателя мотороллера «Муравей»

Рубрики: Мотоспорт

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *