Как работает мотоцикл

Как работает мотоцикл

Двигатели мотоциклов

Как известно, двигатели внутреннего сгорания (ДВС), бывают трех типов, а именно двухтактные, четырехтактные и роторные. Последние не сильно распространены но некоторые мотопроизводители их все же используют ( Triumf).

Общее устройство и работа двигателя

На мотоциклы устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), в цилиндрах которых тепловая энергия сгорающего топлива превращается в механическую работу. Возвратно-поступательное движение поршня, воспринимающего давление газов, преобразуется во вращение коленчатого вала посредством кривошипно-шатунного механизма, который состоит из цилиндра, поршня с кольцами, поршневого пальца, шатуна и коленчатого вала. Крайние положения перемещающегося в цилиндре поршня называют мертвыми точками — верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ). Расстояние от ВМТ до НМТ называется ходом поршня, а образуемое пространство — рабочим объемом цилиндра (см 3 ). Полный внутренний объем цилиндра состоит из рабочего объема и объема камеры сгорания. Отношение полного объема к объему камеры сгорания называется степенью сжатия; чем она выше, тем более эффективно происходит рабочий процесс двигателя. Современные двигатели имеют степень сжатия 9–10 единиц (у спортивных моделей встречаются большие значения).

Поршневой двигатель внутреннего сгорания

1 — головка цилиндра;
2 — цилиндр;
3 — поршень;
4 — шатун;

5 — коленчатый вал;
6 — картер;
7 — свеча зажигания

У двух- и четырехтактных ДВС протекание рабочего процесса и конструкция деталей несколько различаются.

Четырехтактные двигатели

В четырехтактных двигателях рабочий цикл происходит за четыре хода поршня (такта) и два оборота коленчатого вала: впуск — поршень опускается от ВМТ и засасывает горючую смесь через открытый впускной клапан; сжатие — поднимающийся от НМТ поршень сжимает рабочую смесь при закрытых клапанах; рабочий ход — смесь сгорает, воспламенившись от электрической искры, и образующиеся газы, расширяясь, перемещают поршень вниз (этот ход поршня называется рабочим, поскольку во время него и совершается полезная работа); выпуск — движущийся вверх поршень выталкивает отработавшие газы через открытый выпускной клапан.

Рабочий процесс четырехтактного двигателя

а — впуск;
б — сжатие;
в — расширение (рабочий ход);
г — выпуск;

1 — впускной клапан;
2 — свеча зажигания;
3 — выпускной клапан

Двухтактные двигатели

В двухтактных двигателях один рабочий цикл происходит за один оборот коленчатого вала. Другая их особенность — отсутствие клапанов (впускных и выпускных) с механическим приводом. Их роль выполняет сам поршень, открывая и закрывая специальные окна и каналы на зеркале цилиндра, ну и на некоторых двигателях устанавливается лепестковый клапан на впуске. Объем картера под поршнем также используется при газообмене.

Рабочий процесс двухтактного двигателя

а — впуск в кривошипную камеру, сжатие в цилиндре;
б — воспламенение (до ВМТ) и последующее сгорание в цилиндре;
в — выпуск отработавших газов из цилиндра и продувка горючей смесью из картера;
г — схема лепесткового клапана;
д — внешний вид лепесткового клапана;
1 — продувочный канал;
2 — выпускной канал;

3 — свеча зажигания;
4 — лепестковый клапан во впускном канале;
5 — впускной канал;
6 — кривошипная камера;
7 — корпус лепесткового клапана;
8 — ограничитель;
9 — упругая пластина

При движении поршня вверх от НМТ происходит впуск рабочей смеси в подпоршневом пространстве, а в надпоршневом — сначала вытеснение отработавших газов, оставшихся от предыдущего цикла, а позже, когда окна закрываются кромкой поршня — сжатие. Около ВМТ смесь в камере сгорания воспламеняется электрической искрой, образующейся между электродами свечи. Горящая топливно-воздушная смесь расширяется и толкает поршень вниз — происходит рабочий ход. Опустившись примерно на 2/3 своего хода, верхняя кромка поршня открывает окна в цилиндре. Отработавшие газы, находящиеся под избыточным дав-лением, выходят через выпускное окно в выпускную трубу. Через другие окна в цилиндр поступает свежий заряд из полости картера, где опускающийся поршень создает избыточное давление. Это перетекание смеси называется продувкой, а окна и каналы — продувочными.

Современные двухтактные ДВС имеют многоканальную (3–7 каналов) возвратно-петлевую продувку. Кроме того, на входе в цилиндр ставят обратный пластинчатый (лепестковый) клапан, которым управляет разрежение в картере. Во время впуска в картер (поршень движется от НМТ к ВМТ) под действием разрежения в подпоршневом пространстве пластинки клапана открывают проход горючей смеси от карбюратора. При обратном движении поршня (во время продувки) избыточное давление в картере закрывает пластины клапана, препятствуя обратному выбросу смеси из картера в карбюратор. Лепестковый клапан улучшает наполнение цилиндра, повышает мощность и экономичность двигателя, особенно на малых и средних частотах вращения коленчатого вала. Многие двигатели также имеют специальный механизм, изменяющий высоту выпускного окна (а значит продолжительность выпуска) в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя (так называемый «управляемый выпуск»). Несмотря на принимаемые меры по улучшению газообмена двухтактных ДВС, некоторая часть смеси уходит с отработавшими газами, что снижает их экономичность по сравнению с четырехтактными.

Рабочий процесс как двух-, так и четырехтактных ДВС происходит в цилиндре. Поршень перемещается по внутренней поверхности (зеркалу) цилиндра или вставной гильзы. В современных двигателях вместо стальных или чугунных гильз применяют твердосплавные никель-кремниевые композиции («никасил»), напыленные непосредственно на алюминиевую основу цилиндра. В зависимости от принятого типа системы охлаждения, рубашки цилиндра имеют ребра (воздушное охлаждение) или внутренние полости для прохода охлаждающей жидкости.

Поршень воспринимает давление газов при сгорании рабочей смеси. Он состоит из верхней и нижней частей (соответственно головки и юбки) и бобышек крепления поршневого пальца. Форма днища бывает плоской или выпуклой, у четырехтактных двигателей в днище часто делают выемки под клапаны. В юбке поршня у двухтактных двигателей выполнены вырезы, через которые проходит горючая смесь, ведь у этих двигателей поршень управляет газораспределением (впуском, продувкой и выпуском).

Поршни двухтактного (а) и четырехтактного двигателей (б)

1 — головка поршня;
2 — выборки под клапаны;
3 — компрессионные кольца;
4 — маслосъемное кольцо;
5 — бобышки крепления поршневого пальца;
6 — юбка поршня;
7 — вырез под продувочное окно;
8 — маслоуловительная полость (холодильник);
9 — вырез под дополнительное продувочное окно

Головка поршня имеет утолщенные стенки, в которых размещаются 1–3 компрессионных кольца, изготовленных из специального чугуна или стали. Эти кольца уплотняют зазор между поршнем и зеркалом цилиндра, отводят теплоту в стенки цилиндра. У четырехтактных двигателей, помимо компрессионных колец, на поршне имеется маслосъемное кольцо, удаляющее излишки масла с зеркала цилиндра.

Бобышки служат опорой для поршневого пальца, в них имеются проточки для стопорного кольца и отверстия для смазки масляным туманом. Часто в зоне бобышек, на внешней поверхности поршня, делают специальные углубления — холодильники.

Юбка направляет движение поршня. Из-за неодинакового теплового расширения различных частей поршня его наружной поверхности придают сложную форму: бочкообразную (конусную) по высоте и овальную — по окружности. Изготавливают поршни из высококачественных алюминиевых сплавов с большим содержанием кремния, выдерживающих высокие тепловые и механические нагрузки, и в то же время обладающие низким коэффициентом расширения.

Поршневой палец шарнирно соединяет поршень с шатуном. Обычно применяют плавающую посадку пальца в бобышках поршня и верхней головке шатуна- его фиксация от осевых перемещений осуществляется пружинными стопорными кольцами в бобышках.

Шатун передает усилие от поршня к коленчатому валу и состоит из стержня (двутаврового или эллиптического сечения) и головок: верхней и нижней. В зависимости от типа двигателя и применяемой системы смазки, головки шатуна выполняют с подшипниками скольжения (с втулками или вкладышами) или качения (роликовые, игольчатые). Когда в нижней головке применяют подшипник скольжения (вкладыш) , саму головку выполняют разъемной. В случае применения игольчатого подшипника, головку выполняют неразьемной и нижнюю шейку вала запресовывают в щеки.

а — с разъемной нижней головкой («Днепр»);
б — с неразъемной нижней головкой («Урал»);
1 — крышка шатуна;
2 — шатунный болт;
3 — шатун;
4 — сепаратор подшипника нижней головки шатуна и ролики;
5 — вкладыши

Коленчатый вал воспринимает усилие от поршня (через шатун), преобразует его во вращательное движение и затем передает крутящий момент к трансмиссии. Кроме того, от коленчатого вала приводятся в действие другие системы и механизмы: газораспределительный механизм (ГРМ), масляный насос (в четырехтактных ДВС), генератор, насос системы охлаждения, уравновешивающие валы. В зависимости от числа цилиндров двигателя и конструктивной схемы коленчатый вал может иметь одно или несколько колен, каждое из которых образовано двумя щеками и шатунной шейкой. Между коленами и по краям вала располагаются коренные шейки, опирающиеся на подшипники.

Коленчатые валы изготавливают составными, или неразборными (цельными). Тип подшипников его опор (коренных шеек) зависит от применяемой системы смазки. Для повышения плавности работы двигателя (ведь только один ход поршня является рабочим, а остальные — один у двухтактного двигателя, и три у четырехтактного — требуют затраты энергии) коленчатые валы имеют выносной маховик, массивные щеки и противовесы. Кроме того, многие современные двигатели имеют специальные уравновешивающие валы, приводимые зубчатой передачей от коленчатого вала.

Коленчатый вал двухцилиндрового двигателя


б — цельный («Днепр»);
1 — шатун с неразъемной нижней головкой и роликовым подшипником;
2 — противовес;

Типы мотоциклетных двигателей

В этой статьеречь пойдет об основных типах двигателей, которые сегодня применяют на мотоциклах. Надеюсь, что получится просто и доступно!
Самый простой одноцилиндровый двигатель. Не самый мощный и не самый тяговитый, к тому же довольно шумный и сильно вибрирующий. Поэтому чаще всего сегодня такие моторы ставят на кроссовые мотоциклы.

Например, Yamaha YZ 250 F (на фото). Это сугубо специализированное транспортное средство, не предназначенное для поездок по дорогам общего пользования. Скорее даже спортивный снаряд, чем просто мотоцикл. В этом классе не принято даже говорить о комфорте. Главное — высокий спортивный результат. А для него мотоцикл должен быть максимально легким и с компактным мотором — иначе не удастся обеспечить большой дорожный просвет, а значит и проходимость на бездорожье.

Двухцилиндровый мотор. Это уже вполне себе универсальный агрегат, который можно встретить практически на любом типе мотоциклов. Вибраций уже значительно меньше, а мощность больше. Рабочий объем вполне может доходить до 800 "кубиков". А это, между прочим, уже почти литр!

Вот, например, легкий туристический эндуро от компании BMW — модель F 800 GS (его часто называют "маленький гусь"). На нем стоит практически такой же, как и на фотографии выше, двухцилиндровый мотор. Кстати, у этого мотоцикла есть и одноплатформенный "брат-близнец" — городской байк F 800 R, тоже оснащенный таким же двигателем.

Читайте также  Как научиться кататься на сноуборде

Идем дальше. Количество цилиндров прибавляется и здесь их уже три. Обратите внимание, как и в предыдущем случае, они расположены в один ряд. Поэтому такие моторы называют "рядными".
Некогда трехцилиндровая схема считалась довольно экзотической, а сейчас она все больше и больше набирает популярность. И в первую очередь, благодаря возможности получить больший рабочий объем (и соответственно большую мощность), сохранив довольно компактные размеры агрегата.

Очень удачно такие моторы прижились, например, на Ямаховских городских моделях со спортивными задатками. На фото Yamaha FZ-09 прошлого модельного года. Ее трехцилиндровый 850-кубовый мотор выдает уже более 100 л.с. Упаковать этот мотоцикл в пластиковые обтекатели и получится довольно приличный спортбайк!

Но чаще всего для самых быстрых и самых мощных спортбайков используют все же четырехцилиндровые моторы. Здесь уже и рабочие объемы стремятся к литру, и мощность порой вплотную подбирается к отметке 200 л.с.

Вот, легендарная Yamaha R1 прошлого поколения — очень мощный и очень быстрый мотоцикл класса "суперспорт". Четыре цилиндра, объем — один литр, мощность 180 "лошадей".

Ни одного пятицилиндрового мотоциклетного мотора мне что-то на ум не приходит, поэтому перейдем к рядной "шестерке". Шесть цилиндров в ряд, да еще расположенных, как и у всех рядных двигателей, поперек мотоцикла — это впечатляет! Характеристики такого мотора уже вполне автомобильные: объем 1600 куб. см. и мощность более 160 сил. Понятно, что такой агрегат может быть установлен только на какой-нибудь огромный мотоцикл.

Например, на BMW K 1600 GT — большой туристический мотоцикл, предназначенный для очень дальних прохватов по хорошим европейским дорогам. Здесь использование сложной в реализации шестицилиндровый схемы было вызвано прежде всего желанием получить огромный крутящий момент при очень низких паразитных шумах и вибрациях. Получилось. Любой инженер знает, что рядные "шестерки" — самые сбалансированные двигатели!

Идти дальше вширь уже некуда, поэтому от "рядных" схем построения двигателя перейдем к более редким и, на мой взгляд, более интересным конструкторским решениям. На картинке фирменный оппозит от компании BMW.

Именно такими моторами баварцы когда-то и прославились. Цилиндры расположены здесь параллельно и торчат в обе стороны мотоцикла. Поршни в них ходят в разные стороны, как перчатки боксеров на ринге. Поэтому такие моторы часто называют "боксЕрами". Главное преимущество такой схемы, это ее доскональная проработанность и, можно сказать, вылизанность до блеска. У BMW первые мотоциклы с такими моторами появились еще до войны!
Пожалуй, самый знаменитый мотоцикл с таким мотором, это "гусь" — большой туристический эндуро BMW R 1200 GS. На таком можно ездить хоть по городу, хоть на "Дакар", хоть в кругосветку! Но в модельной гамме баварцев есть и городские мотоциклы с в точности таким же двигателем. Кстати, по такой же схеме построен мотор и нашего родного отечественного "Урала". И это не удивительно — за его основу когда-то был взят старый, еще довоенный баварский агрегат.

Вот, добрались и до первой экзотики! Если взять оппозит от BMW и "наклонить" его цилиндры немного вверх, то получится V-образный двухцилиндровый мотор.

Из крупных мотопроизводителей сегодня такие использует только итальянская компания Moto Guzzi. Я не знаю почему, даже не спрашивайте. Традиция, наверное. На мой взгляд у такого мотора только одно единственное преимущество перед оппозитником — за счет повернутых вверх цилиндров он получается немного (но не принципиально) уже. А небольшая ширина — довольно важное качество для мотоцикла. Зато с непривычки можно легко обжечь ногу о раскаленный цилиндр!

Представьте: берем поперечный двигатель от Moto Guzzi и поворачиваем его вдоль мотоцикла, потом сводим цилиндры поближе, уменьшая угол между ними и… Получаем классический харлеевский V-Twin! Мотор на фото, кстати, не чисто харлеевский, а тюнинговый, производства известной компании S&S. Но сути дела это не меняет.

Двухцилиндровыми V-образными двигателями такого типа оснащаются практически все модели от Harley-Davidson! И, кстати, от большинства его прямых конкурентов — тоже. На фото Harley-Davidson Fat Boy (семейство Softail). Его мотор при рабочем объеме 1,6 л. выдает всего 80-85 лошадиных сил. Немного, зато крутящий момент получается как у паровоза. Поэтому американцы и не хотят отказываться от этой, по большому счету устаревшей схемы.

И снова представьте: берем харлеевский V-Twin, немного разводим его цилиндры в стороны и слегка наклоняем вперед. Получаем так называемый L-образный мотор — фамильная черта итальянских мотоциклов Ducati.

Типы мотоциклетных двигателей двигатель, двс, мото, мотоцикл
Мотор, который изображен на верхнем фото, устанавливается на супербайк Ducati 899 Panigale. Это уже не харлеевский допотопный агрегат! При меньшем рабочем объеме — "всего" 898 куб. см. его мощность переваливает за 150 л.с. Правда, под пластиковыми обтекателями здесь не виден сам мотор, поэтому вот вам еще один Ducati с аналогичным двигателем:

Еще не пересытились экзотикой? И правда, чего только не придумают инженеры! Вот, например, они могут взять типичный V-образный мотор, точнее — два мотора, и поставить их рядом, объединив в один. Пугающе выглядит?

А едет еще страшнее! Это четырехцилиндровый V-образный двигатель великого и ужасного Yamaha V-Max. Объем — 1 700 "кубиков" и мощность — 200 лошадей. Только вдумайтесь — двести!

И напоследок, приведу самую, наверное, редкую схему построения мотоциклетного двигателя, которую сегодня использует только один единственный производитель. Это оппозитная… "шестерка", цилиндры которой лежат горизонтально — три вправо и три влево. До такого додумались инженеры компании Honda.

Такой мотор ставится на их знаменитый круизе Honda Gold Wing. Огромный крутящий момент и довольно скромная для такого объема (1800 куб. см.) мощность — 120 л.с. Зато двигатель получился практически плоским и центр тяжести мотоцикла очень низким. За счет этого "Голда" приобрела просто феноменальную устойчивость.

Чуть не забыл. А что же, вы спросите, "почти мотоциклы" — скутеры? Вот, вверху типичный скутеры мотор. Одноцилиндровый с лежащим почти горизонтально и направленным вперед цилиндром.

Двигатели такого типа могут ставиться как на самые простые скутеры, на которых ездят только пионеры и пенсионеры, так и на более продвинутые модели, уважительно именуемые максискутерами (на фото). Как правило, рабочий объем таких моторов начинается от 50 см. куб. и заканчивается где-то в районе 250-ти. Все что больше, обычно (но не всегда) уже двухцилиндровое.
Источник
Всем удачи на дорогах и берегите своих "любимцев".

Карбюраторы мотоциклетного типа. Основные принципы

Здравствуйте, уважаемые читатели. Представляю вашему вниманию статью, посвященную карбюраторам мотоциклетного типа.

Наверняка многие из вас ездили на мотоцикле, а кто-то даже имеет его в собственности. Может быть, вы бывали на картодроме и с азартом соперничали на трассе под свист резины и рокот мотора. А может, вы просто по выходным обустраиваете дачу с помощью бензоинструмента. В этих и многих других случаях мы имеем дело с малолитражными двигателями внутреннего сгорания под управлением карбюратора. Но что это за деталь? Для чего нужна и из чего состоит? На какие характеристики влияет, как регулируется? На эти и ряд других вопросов вы сможете найти ответы в предлагаемой статье.

  • В первой части будут рассмотрены основные вопросы образования и воспламенения горючей смеси.
  • Вторая часть посвящена главной дозирующей системе, в ней же приводится описание методики подбора главного топливного жиклера по анализу состояния свечи зажигания.
  • Третья часть посвящена вопросам формы и особенностям конструкции диффузора и дроссельной заслонки.
  • Система холостого хода рассмотрена в четвертой части, помимо этого в ней рассматриваются вопросы работы системы в переходных режимах.
  • В пятой части рассмотрен ряд вспомогательных устройств карбюратора, описываются их назначения, конструкции и способы регулировки.
  • Шестая часть посвящена карбюраторам с постоянным разрежением у распылителя, получившим широкое распространение на четырехтактных двигателях.

P.S. Я понимаю, что материал подобного рода имеет только косвенное отношение к тематике портала. Однако и здесь в категории транспорт есть статьи, посвященные самодельному двухтактному ДВС и даже паровому двигателю. Эти примеры мотивировали меня опубликовать работу. Помимо этого, публикация на таком авторитетном и хорошо индексируемом ресурсе, как Хабр, поможет распространить материал и донести его до аудитории, интересующейся непосредственно карбюраторами. Всем приятного и, надеюсь, полезного чтения!

Карбюратор: основные принципы

Двигатели мотоциклов, работающие по циклу Отто, как двухтактные, так и четырехтактные, потребляют топливо, которое достаточно легко испаряется и имеет антидетонационные свойства, позволяющие образовывать смесь с горячим воздухом перед тем, как свеча зажигания инициирует поджиг. К таким видам топлива относится, например, коммерческий бензин, специальный бензин для соревнований, метанол и этиловый спирт.

Совсем иначе процесс смесеобразования проходит в двигателях, работающих по циклу Дизеля. В них применяется менее испаряемое топливо, антидетонационные свойства которого требуют производить смешивание с воздухом непосредственно в камере сгорания, в которой давление и температура соответствуют параметрам самовоспламенения топлива.

По этой причине управлять мощностью дизельного двигателя можно, регулируя только подачу топлива, без необходимости контроля воздушного потока. В двигателях, работающих по циклу Отто, в процессе смесеобразования необходимо контролировать как количество воздуха, так и количество топлива, потребляемого двигателем.

В автомобильных двигателях в большинстве случаев применяется система впрыска топлива с централизованным управлением. Блок управления регулирует время открытого состояния форсунки, в течение которого происходит поступление топлива в воздушный поток. Аналогичные системы были адаптированы и для некоторых высококлассных мотоциклетных двигателей. Однако применение карбюраторов все ещё остается актуальным.

Особенность принципа работы карбюратора заключается в том, что истечение топлива происходит под действием разрежения через систему жиклеров. Поэтому карбюраторы проектируют исходя из трех основных функций:

  1. Управление мощностью двигателя согласно потребности водителя путем изменения воздушного потока;
  2. Дозирование подачи топлива в воздушный поток с сохранением оптимального соотношения воздуха к топливу во всем рабочем диапазоне оборотов двигателя;
  3. Гомогенизация топливовоздушной смеси для правильного воспламенения и горения.

Состав топливовоздушной смеси

С химической точки зрения данное соотношение должно быть стехиометрическим, т.е. должно обеспечивать полное сгорание без избытка воздуха (бедная смесь) или остатков несгоревшего топлива (богатая смесь).

Читайте также  Как заклеить камеру

Стехиометрический состав

Числовое значение стехиометрического отношения зависит от типа топлива. Для коммерческого бензина оно варьируется от 14.5 до 14.8. Это значит, что для полного сгорания одной части бензина требуется 14.5-14.8 частей воздуха. Для двигателей, работающих на метаноле, это отношение снижается до 6.5, в то время как для этилового спирта оно равно 9.

Реальный состав смеси

Состав смеси, производимой карбюратором во время работы двигателя, не обязательно должен соответствовать стехиометрическому значению. В зависимости от конструкции двигателя и условий его работы (количества оборотов и величины нагрузки) часть топлива может не сгорать, по каким-либо причинам не попадая в камеру сгорания или вследствии неидеальности процесса горения. Изменение состава смеси может быть вызвано остатками продуктов сгорания в цилиндре, а также частичной потерей свежего заряда смеси через выхлопную систему. К изменению состава особенно чувствительны двухтактные двигатели.

Если рассмотреть заряд смеси, который непосредственно участвует в сгорании, можно прийти к выводу, что его состав должен быть богаче стехиометрического для компенсации вышеописанных явлений.

Состав смеси в зависимости от условий работы

Состав смеси должен варьироваться в определенных пределах, зависящих от условий работы двигателя. Установлено, что в общем случае состав смеси должен быть богаче на холостом ходу, в режиме ускорения и в режиме максимальной мощности. Напротив, в установившемся режиме состав может быть беднее, т.е. отношение воздуха к топливу может быть увеличено в сравнении с другими режимами работы.

Применительно к двухтактным двигателям понятия бедная и богатая смесь, как правило, не связаны со стехиометрическим отношением, так как они постоянно работают на смеси более богатой, чем стехиометрическая. Это верно и для многих четырехтактных двигателей, но в основном они работают на более бедной смеси, чем двухтактные.

Система подачи топлива в карбюратор

Принцип работы

Вариант конструкции системы подачи топлива представлен на рисунке.


Система подачи топлива в карбюратор: 1 — канал, соединяющий поплавковую камеру с атмосферой; 2 — направляющая поплавка; 3 — поплавок; 4 — рычаг взаимодействия с топливным клапаном; 5 — штуцер топливоподачи; 6 — сетчатый фильтр; 7 — седло клапана; 8 — игла клапана; 9 — ось качения рычага 4

Топливо, поступающее из бака, поддерживается на постоянном уровне внутри поплавковой камеры. За это отвечает поплавок и связанный с ним клапан. Поплавок свободно перемещается вместе с уровнем топлива, регулируя тем самым проходное сечение клапана. По мере расхода топлива двигателем уровень в поплавковой камере понижается, поплавок опускается и приоткрывает клапан, тем самым позволяя поступить топливу из бака. Уровень топлива начинает расти, поплавок поднимается и в определенной точке закрывает клапан, после чего процесс повторяется.


Общий вид поплавковой камеры (a), топливный клапан (b)

Таким образом удается поддерживать практически постоянный напор топлива на различные жиклеры. Другими словами, высота, на которую необходимо подняться топливу для начала распыления под действием разрежения, остается постоянной. На рисунке показан карбюратор в разрезе с изображением основных систем. Желтым выделен уровень топлива, поддерживаемый в поплавковой камере.


Карбюратор в разрезе с изображением основных систем

Конструкция и способы регулировки

Рассмотрим более подробно систему: поплавок — клапан.

Топливный клапан состоит из запорной иглы и седла, впрессованного или вкрученного в корпус карбюратора. Кончик иглы обрезинен. Состав резины хорошо совместим с коммерческим бензином, но при использовании специализированных топлив, например спиртосодержащих, необходимо убедиться в совместимости с материалами уплотнений на предмет ухудшения качества работы карбюратора. Во многих конструкциях запорных игл применяется пружинный толкатель, взаимодействующий с поплавком для уменьшения вибрации иглы, порождаемой движением мотоцикла и перемещением топлива в поплавковой камере.


Топливный клапан

Проходное сечение топливного клапана является регулировочным параметром, так как определяет максимальный расход топлива. Если сечение слишком маленькое, поплавковая камера может опустеть, потому что расход топлива будет превышать приход в текущих условиях работы двигателя (как правило, в режиме полной нагрузки). Поработав какое-то время в таком режиме, двигатель может выйти из строя вследствие переобеднения горючей смеси.

Уровень топлива также является регулировочным параметром карбюратора, что следует из принципа работы, так как дозировка расхода топлива меняется с уровнем, тем самым влияя на состав смеси.

Регулировка уровня топлива осуществляется изменением двух параметров:

  • веса поплавка;
  • геометрии рычага, соединяющего поплавок с клапаном.

Способ контроля высоты установки поплавков показан на рисунке. Когда необходимо произвести регулировку уровня и нет возможности изменять вес поплавка, можно изменить геометрию рычага, воздействующего на клапан. В этом случае, поплавок закроет клапан раньше (при меньшем уровне) или позже (при большем уровне) при одинаковом весе.


Замер высоты установки поплавка

Особенности условий работы

Высокий уровень топлива точно так же, как и низкий, влияет на работу всех систем карбюратора на всех режимах работы двигателя. Однако нужно отметить, что слишком низкий уровень топлива в поплавковой камере может привести к недостаточному напору топлива на жиклерах, что вызовет опасное для работы двигателя переобеднение смеси. Это может произойти при перемещении топлива внутри поплавковой камеры во время ускорений, которым подвергается транспортное средство. В этом случае (что в основном происходит на внедорожных или на трековых мотоциклах при поворотах и резких торможениях), если уровень слишком низкий, какой-либо жиклер может внезапно завоздушиться.

Для предотвращения подобной ситуации в некоторых конструкциях применяются специальные дефлекторы вокруг жиклеров, их также называют успокоители (пример подобного устройства будет приведен в следующей публикации). Назначение успокоителя — удержать как можно больше топлива рядом с жиклером во всех возможных условиях работы.

Тернистый путь полноприводных мотоциклов

Чего только не пробовали разработчики мотоциклов. Шесть цилиндров в ряд и турбонаддув, передняя рычажная подвеска, подозрительно похожая на автомобильную и консольный маятник, но не сзади, а спереди. А еще AWD! Да-да, результатом одного из самых удивительных и впечатляющих экспериментов стала система полного привода. Вы правильно все поняли — речь идет не о дополнительном приводе бокового прицепа (в народе «коляска») на «Уралах», а именно попытках подводить тягу к переднему колесу.

Ural Gear-Up Sahara

Rokon Trail-Breaker, Scout и Ranger

Принято считать, что одно из первых полноприводных двухколесных транспортных средств создал в 1958 году американский изобретатель Чарльз Фен. Несколько лет спустя его детище по имени Trailmaker приобрела Nethercutt Industries и, переименовав в Trail-Breaker, запустила в серию.

В 1963 году Орла Ларсен, самый успешный дилер «Трейл-брейкера», получил контроль над компанией и инициировал ребрендинг в Rokon.

Марка существует поныне, выпуская простые и грубые Trail-Breaker, Scout и Ranger стоимостью от 7 до 8,5 тысяч долларов. Неказистые двухколесные эквиваленты классического Land Rover Defender с толстенными шинами размерностью 8x12x25 и постоянным цепным приводом переднего колеса являются неубиваемым транспортом охотников и любителей вылазок на природу.

Такие уродцы с одноцилиндровым 208-кубовым двигателем мощностью семь лошадиных сил, способные вызвать паническую атаку у спортбайкера, имеют дорожный просвет до 381 мм и способны штурмовать 60-процентные уклоны, а также броды глубиной до 610 мм.

Suzuki Nuda Concept

На внедорожной технике полный привод гармоничен и воспринимается как нечто само собой разумеющееся, однако эксперименты по его установке не сдерживались никаким рамками и классификациями, обретая порой очень странные формы. Так, на Токийском автосалоне 1986 года компания Suzuki явила миру нежизнеспособный, хотя и по-своему интересный концептуальный спортбайк Nuda — аэродинамичную «каплю», построенную на базе рядного четырехцилиндровго двигателя от спортбайка GSX-R750.

Suzuki Nuda Concept

При очень большом желании в облике Nuda, не имевшим ничего общего с серийным «джиксером», можно усмотреть зачатки дизайна «бомбардировщика»-гипербайка GSX1300R Hayabusa. Впрочем, самое главное здесь — это не изыски стилистов, а техническое воплощение. Экспериментальная модель по сей день поражает передним консольным маятником вместо традиционной вилки и карданным (!) приводом обоих колес, который, как таковой, характерен для круизеров и некоторых больших туристических эндуро, но никак не «спортов». Диковатая креативность инженеров из Хамамацу кажется форменным безумием с точки зрения канонической конструкции спортивно-дорожных мотоциклов и даже некоторых исключений из правил.

Suzuki XF425 Ugly Duck и Suzuki XF5

Похоже, они и сами это понимали, даровав AWD утилитарной технике внедорожного толка. В 1991 году она представила на суд общественности экспериментальный XF4, очаровательное в свое нелепости скутеробразное создание XF425 Ugly Duck, то бишь «гадкая утка», а также «одноглазый» эндуро XF5.

Suzuki XF425 Ugly Duck

Первые два отличались достаточно очевидной схемой передачи крутящего момента на переднее колесо с маятниковой подвеской на двух амортизаторах. Механизм XF5 оказался оригинальнее и изящнее — слева от обычной телескопической вилки разместили вал, который в свою очередь приводила цепь.

Звучит громоздко? Зато на практике все это великолепие весило лишь 7,8 кг.

Yamaha TT600R

Компания Yamaha продвинулась в теме полного привода на мотоциклах заметно дальше своих земляков-конкурентов, пусть и при активном участии легендарных шведских подвесочных гуру Öhlins. В начале девяностых годов они сделали вывод, что наилучшим вариантом реализации системы станет сочетание компактного насоса, приводимого в действие звездочкой промежуточного вала коробки передач, и гидравлического мотора, встроенного в ступицу переднего колеса.

Знакомство общественности с AWD-байками Öhlins началось в 1998 году на состязании Gotland Grand National, куда привезли полноприводную кроссовую модель YZ250, а годом позже компания построила эндуро Yamaha TT600R с колесной формулой 2×2, который принял участие в UAE Desert Challenge. Увы, сам мотопроизводитель успел остыть к системе, открывающей перед техникой новые возможности, и уже не рассматривал ее как часть изначального серийного мотоцикла — скорее, видел в роли дополнительного оснащения.

Yamaha YZF-R1 Öhlins

Поняв, что сотрудничество переживает не лучшие времена, отдел разработок инициировал неофициальную демонстрацию поразительного полноприводника на базе ранней версии злобного «литрового» спортбайка Yamaha YZF-R1. Тест-райдер, гонявший прототип на испытаниях в Испании в 2001-м, специально засветил его, дабы показать другим потенциально заинтересованным производителям, насколько далеко Öhlins продвинулась в решении нетривиальной задачи.

Yamaha YZF-R1 Öhlins

Как работал полный привод в шведской интерпретации? Переднее колесо подключалось при пробуксовке заднего. Правда, было одно «но». «Заднее колесо мотоцикла не проскальзывает только тогда, когда вы его толкаете. Даже при постоянной скорости есть маленькая пробуксовка. На 80 км/ч она, вероятна, равна 0,5%. На скорости 200 км/ч с полностью выкрученной ручкой газа значение достигает 5%, при этом в системе создается давление в 160 бар. В повороте более широкое заднее колесо вращается быстрее и также нагнетает давление, подключая переднее колесо», — вспоминает Ларс Янссон, менеджер перспективных проектов отдела исследований и разработок.

Читайте также  Как выбрать велошлем

Преимущества полноприводной трансмиссии, проявляющиеся на спортивном мотоцикле во всей красе, — это устойчивость в повороте и стабильность на прямой. C места байк улетает с меньшей склонностью к вилли (отрыву переднего колеса при интенсивном ускорении), а если фара и уткнулась в небо, то контролировать езду на заднем колесе становится гораздо проще благодаря гироскопическому эффекту. Впрочем, ничто не говорит об эффективности сочетания шведского полного привода и дикости «эрки» лучше времени прохождения гоночной трассы. Держитесь крепче — на сухом треке модифицированный «литроспорт» оказался быстрее моноприводного мотоцикла на 1-2 секунды, а на мокром покрытии привез ему сенсационные 5 секунд!

«Большинство тест-пилотов остались под впечатлением от системы на YZF-R1. Они смогли улучшить время прохождения сухого и мокрого трека, взвинтив темп в поворотах. Полный привод изменил реакции молниеносного мотоцикла, сделав его более комфортабельным. Проходить виражи стало проще, а шиканы наоборот сложнее», — отмечает Ларссон. Казалось бы, триумф AWD очевиден, но что-то пошло не так.

Yamaha WR450F 2-Trac

К 2004 году шведы подготовили и передали мотопроизводителю туристический байк, спортивный мотоцикл, туристический эндуро и оффроудную модель, однако окончательный ответ касательно перспектив так и не получили. В 2004 году Öhlins и Yamaha выпустили 250 экземпляров эндуро WR450F 2-Trac, которые были недешевы и не имели доступ на дороги общего пользования.

Yamaha WR450F 2-Trac

К 2007 году инженеры разработали четыре системы нового поколения с разным способом реализации отбора тяги на переднее колесо. После работы над проектом были остановлены, хотя Янссон в беседе с авторитетным британским изданием Motorcycle News намекнул, что инженерные сокровища из тайников Öhlins ждут своего часа.

Почему Yamaha отказалась от полноприводных дорожных мотоциклов, когда техническое решение уже было у нее в руках? То ли чувствовала тенденции, то ли просто не хотела рисковать. Если смотреть на диковинную разработку через призму стандартов и инженерных решений, действующих, скажем, в случае с высокотехнологичными спортбайками, то она кажется хорошей, но спорной. А как иначе, если в сегменте идет жесточайшая борьба за каждый грамм веса, а такие электронные ассистенты как работающая в наклоне ABS, многоуровневый трекшн-контроль, вилли-контроль и лонч-контроль делают езду все более похожей на управление компьютерным симулятором безо всяких AWD? Не стоит сбрасывать со счетов и производственные затраты на систему, которая рискует быть воспринятой многими райдерами как ненужное усложнение конструкции.

Yamaha PES-2

И все же никогда не говори никогда! Японской марке не чужды смелые эксперименты — достаточно вспомнить сенсационный трехколесник Niken и. полноприводный концептуальный электробайк PES2, представленный на Токийском мотор-шоу в 2015 году.

Изящная и хищная модель с холодным технодизайном оснащена электрическим двигателем, встроенным в ступицу переднего колеса. Еще один экологически чистый агрегат приводит заднее колесо через ременную передачу.

Wunderlich R 1200 GS LC "Hybrid"

Схожим образом реализован полный привод на концептуальном турэндуро BMW R 1200 GS LC от немецкой тюнинговой компании Wunderlich.

Wunderlich R 1200 GS LC «Hybrid»

Это настоящий двухколесный гибрид — заднее колесо приводится оппозитным двухцилиндровым двигателем через карданную передачу, как и у стандартного «гуся», а переднее вращает 10-киловаттный электромотор, встроенный в ступицу и способный в одиночку разгонять большой мотоцикл до 20 км/ч. Интересно, что с его помощью реализовали задний ход со скоростью 3 км/ч. Отнюдь не лишнее решение для тяжелого турэндуро!

Christini AWD 450 E

Концепты, экспериментальные модели. Получается, желающий приобрести полноприводный байк обречен на поиски Yamaha WR450 2-Trac или покупку спартанского Rokon? Не совсем! Помочь готова американская компанию Christini, которая в девяностые годы начала с полноприводных маунтинбайков, а в 2002-м разработала и протестировала свой первый AWD-мотоцикл. В настоящее время марка предлагает линейку полноприводных эндуро, включая армейскую версию, и супермото.

Все о прогрессиях задней подвески мотоцикла.

Представляю перевод неплохой статьи по прогрессиям задней подвески мотоциклов. Достаточно научно-популярной, но интересной. Пусть она будет небольшим дополнением к прошлой статье о подвесках мотоциклов.

Прогрессия мотоцикла

Рычаги и звенья.

Когда-то, в не столь отдаленном прошлом (в районе 1973 года), задние подвески мотоциклов практически повторяли конструкцию передних: пара амортизаторов с пружинами — почти то же самое, что и передняя вилка мотоцикла. Сами амортизаторы были достаточно тонкими и крепились недалеко от оси заднего колеса мотоцикла. Не удивительно, что шток амортизатора при работе проходил практически то же расстояние, что и колесо.

Все изменилось, когда мир мотокросса осознал, что большой ход задней подвески дает значительное преимущество на бездорожье. При этом, технической возможности установить на мотоцикл задние амортизаторы с ходом в 150 мм. не было, так как для этого просто не хватало места (сейчас ходы задних амортизаторов 300 мм и более считаются обычным делом). Начались эксперименты с рычагом — чем дальше от колеса располагались амортизаторы, тем больший ход получала задняя подвеска.

К тому моменту выяснилось, что амортизаторы могут выходить из строя от интенсивной работы, и даже взрываться (в те времена давление в амортизаторах было низким, масло внутри них постепенно вспенивалось, также от трения возрастала температура, а сальники не были рассчитаны на такой нагрев и давление). Но через некоторое время прогресс догнал возросшие нужды мотоциклистов.

В те же примерно годы инженерам Yamaha пришла на ум идея использовать в конструкции задних подвесок мотоциклов один длинный амортизатор, закрепленный одним концом под седлом, а другим — под бензобаком мотоцикла. Это давало несколько преимуществ: вектор усилия в этом случае был направлен к рулевой колонке, позволяя значительно облегчить хвост мотоцикла, а также позволяя избавить от вибраций сиденье мотоцикла; геометрия маятника и особенности крепления амортизатора сделали маятник менее восприимчивым к скручиванию. В тот же период времени Yamaha приобрела права на выпуск амортизаторов с газовым резервуаром, масло в которых отделялось перегородкой от закаченного в него под давлением газа. Такая система сейчас используется во всех современных амортизаторах.

Позже выяснилось, что и для дорожных мотоциклов система задней подвески с одним амортизатором является благом, возможно из-за увеличения жесткости и меньшей восприимчивости к скручиванию. Сначала Suzuki и Kawasaki, а затем и Honda пришли к необходимости разработки конкурентоспособных подвесок для своих мотоциклов. Помимо прекрасной возможности для маркетологов придумать кучу крутых названий, вроде «Монокросс», «Фуллфлоутер» или «ЮниТрак», для инженеров открылось огромное поле для экспериментов с различными конструкциями прогрессий.

В итоге, что представляет из себя прогрессия мотоцикла?

Я думаю, принцип работы рычага понятен всем, кто когда-либо использовал открывалку для бутылок, щипцы для колки орехов или монтажки для бортирования резины. Длинный конец рычага требует приложения меньших усилий, однако и передвигается на большее расстояние, чем короткий. И, казалось бы, вот оно: остается прикрепить колесо к одному концу рычага, а амортизатор — к другому. Но хитрость заключается в том, чтобы соблюсти соотношение сил на обоих концах рычага, ведь вся конструкция находится одновременно в движении. Ребята из MX-TECH SUSPENSIONS, к примеру, смогли настроить все таким образом, что амортизатор отрабатывал одинаково хорошо и мелкие выбоины на дорожном полотне, и приземление после прыжка в мотокроссе.

Для понимания работы прогрессии мотоцикла необходимо оглянуться на старый вариант расположения задних амортизаторов, который до сих пор широко используется на классических мотоциклах, а также на ретро-репликах. Обратите внимание, что задние амортизаторы находятся немного под наклоном. Это один из самых простых способов изменения плеча силы рычага. Этот способ знаком каждому, кто хотя бы раз в жизни пользовался гаечным ключом: максимальный крутящий момент передается на болт, когда ключ находится строго перпендикулярно к его продольной оси.

Некоторые производители (к примеру, Montesa) решили, что самым дешевым вариантом постройки «длинноходной подвески» является просто передвижение пары амортизаторов как можно ближе к оси маятника мотоцикла, поскольку это избавляло от необходимости дополнительно модифицировать сам маятник. Но результаты себя не оправдали, по двум причинам: во-первых, значительно уменьшилась жесткость на скручивание, во-вторых, появился эффект «дигрессивной» подвески, когда она становится очень жесткой на небольших неровностях и слишком мягкой — на больших кочках.

Системы с одним амортизатором, в плане конструкции прогрессии, изначально разделились на два отдельных лагеря (плюс вариант с прямым крепежом амортизатора к маятнику, как это делали на KTM и ряде бюджетных мотоциклов, вроде VTR250). Оба варианта используют трехточечное звено («коромысло» или «кривошип»), к одной из точек которого прикреплен амортизатор (обычно, нижним концом, хотя на некоторых Ducati, некоторых старых Kawasaki, Suzuki и Honda встречались также и экзотические варианты крепления амортизатора к коромыслу верхним концом). Ко второй точке прикреплено звено (или пара звеньев), называемое «dogbone» («собачья кость», сори, не могу найти адекватного аналога слова на русском. Прим. пер.), который по своей сути представляет из себя шатун. Третья точка коромысла крепится либо напрямую к раме (Suzuki GSXR, Kawasaki ZXR, мотоциклы Yamaha GP, Ducati), либо к маятнику (Yamaha R1 and R6). В зависимости от точки крепления этой третьей точки, меняется крепление второго конца нашей «собачьей косточки»: если третья точка коромысла прикреплена к раме, шатун должен быть прикреплен другим концом к маятнику. И наоборот.

Два разных подхода к прогрессиям мотоциклов.

Сам амортизатор может также крепиться к шатуну (Yamaha R1 & R6 — рис. 1а, Ducati — рис. 2б.) или к коромыслу (остальные).

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: