Иван Серяков - Книга юного мотоциклиста

В двухтактном двигателе давление в картере должно повышаться при рабочем такте и понижаться при такте сжатия. Картер не должен соединяться с наружным воздухом. Иначе двигатель работать не будет. Другое дело у четырехтактного двигателя. Здесь картер не участвует в рабочем процессе и сообщается с наружным воздухом. Давление в картере тоже меняется. Когда поршень идет к верхней мертвой точке, в картере давление понижается, и, наоборот, когда поршень движется к нижней мертвой точке, давление в картере повышается.

Разрежение в картере может вызвать усиленное поступление газов, попадающих из цилиндра в картер. Повышенное давление в картере может привести к выдавливанию масла из картера. Поэтому и пришлось соединить картер с наружным воздухом. Конечно, можно было бы просто сделать отверстие, и воздух свободно входил бы в картер, а газы выходили бы из него. Но вместе с воздухом в картер попадали бы пыль и влага. Установили сапун. Когда давление в картере увеличивается, сапун сообщает полость картера с атмосферой, а когда поршни идут вверх и в картере начинает создаваться разрежение, сапун изолирует ее от наружного воздуха. Сапун устанавливается в крышке распределительного механизма. Он состоит из втулки с фланцем. На втулке два противоположных отверстия. На фланце — восемь отверстий, расположенных по радиусу, и одно отверстие продольное. В продольное отверстие входит штифт и соединяет фланец с распределительной шестерней. Когда вращается распределительный вал, то вместе с ним вращается и сапун.

Для соединения полости картера с наружным воздухом надо, чтобы отверстие втулки совпало с каналом распределительной крышки. Сапун вращается, — следовательно, и совпадение отверстий происходит периодически. В распределительной крышке сделан канал, который через вентиляционную трубу соединен с наружным воздухом.

Сколько же раз в цилиндре воспламеняется горючая смесь, если двигатель делает 500 оборотов в минуту? Если это четырехтактный двигатель — воспламенение происходит 2500 раз, а если двухтактный — 5000 раз.

Надо учесть, что каждый раз при рабочем такте температура в цилиндре достигает 2000 и больше градусов. Пламя соприкасается со стенками цилиндра, с головкой цилиндра, поршнем и, конечно, будет нагревать их.

Напомним, что некоторые сорта чугуна плавятся при 1400 градусов. При такой температуре авария неизбежна, масло сгорит, поршень заклинится в цилиндре.

Ясно — двигатель надо охлаждать. На подавляющем большинстве мотоциклов двигатели охлаждаются потоком воздуха.

Почему поверхность цилиндра и головки покрыта такими большими выступами? Это ребра. Когда цилиндр нагревается, теплота расходится по ребрам. Ребра увеличивают поверхность соприкосновения цилиндра с воздухом, или, как говорят, поверхность охлаждения.

Воздух, соприкасаясь с ребрами, отнимает теплоту. Цилиндр охлаждается. Чем больше воздуха будет проходить около ребер, тем лучше они будут охлаждаться. Между ребрами имеются перемычки; благодаря им у цилиндра создается вихревое движение воздуха, что улучшает охлаждение. Чем быстрее мчится мотоцикл, тем больше воздуха проносится около ребер и тем больше он отнимает теплоты.

Воздушное охлаждение просто по своему устройству. Но на некоторых мотоциклах, например гоночных, воздушное охлаждение не применяется. Оно оказывается недостаточным. Охлаждение может быть водяным — теплота отводится водой, наполняющей водяную рубашку двигателя.

Бушует пламя в цилиндре. С молниеносной быстротой вниз и вверх по цилиндру движется поршень. Теплота превращается в механическую работу.

Как определить работу, совершенную за рабочий такт в цилиндре двигателя?

Сначала надо подсчитать силу, с которой газы давят на днище поршня. Для этого следует умножить давление газов на площадь днища поршня. Кроме того, надо узнать, какое расстояние пройдет поршень. Но работу можно совершить и в одну секунду, и в один час. Работа, совершенная в единицу времени — мощность, и интересует нас. В технике мощность измеряется обычно в лошадиных силах.

Напомним, что это 75 килограммо-метров работы в секунду.

Можно ли сжечь всю горючую смесь, которая находится в двигателе во время вспышки? Нет, практически нельзя.

Пары бензина сгорают только частично, часть их уходит вместе с отработавшими газами. И теплота, полученная от горения смеси, используется не вся. Значительная доля тепла тратится на нагревание стенок цилиндра, головки, поршня и других деталей, много выбрасывается наружу с газами. Подсчитали, что только 20–25 % тепловой энергии используется для полезной работы.

От чего же зависит мощность двигателя? От рабочего объема двигателя. Чем больше объем цилиндра, тем больше в него поступает горючего, тем больше будет выделено тепла при горении смеси.

Мощность, конечно, зависит и от давления в цилиндре при рабочем ходе. А давление? Оно зависит от того, насколько хорошо цилиндр заполнен горючей смесью. Чем больше смеси, тем больше и давление. Затем оно зависит от того, насколько сильно сжата смесь. Чем сильнее сжата смесь, чем больше степень сжатия, тем больше мощность двигателя. В большой мере давление зависит от состава смеси. Смесь, в которой содержится слишком мало или слишком много бензина, даст малое давление.

Скорость горения также имеет весьма существенное значение. Когда смесь горит медленно, давление будет меньше, чем тогда, когда она горит с нормальной скоростью.

Очень важно и число вспышек в цилиндре. Чем больше вспышек, тем больше оборотов коленчатого вала, тем большей мощность.

Но при увеличении количества оборотов мощность увеличивается лишь до определенного предела, после чего обороты могут увеличиваться, а мощность станет падать. Когда мы говорим, что двигатель мотоцикла ИЖ-56 дает 4800 оборотов в минуту — это значит, что при этих оборотах двигатель развивает самую большую мощность, на которую он способен. Конечно, коленчатый вал может дать и 5000 оборотов, но тогда мощность двигателя уже упадет. На очень больших оборотах цилиндры станут хуже очищаться и заполняться горючей смесью. Конечно, речь идет об увеличении числа оборотов данного мотоцикла.

Как узнать, какую мощность развивает двигатель? Для этого его подвергают специальным испытаниям. Особым прибором, называемым индикатором, измеряют так называемое среднее индикаторное давление в цилиндре, а затем при помощи специальной формулы определяют мощность. Индикаторная мощность — это самая большая мощность двигателя. Газ давит на поршень, поршень — на шатун, вращается коленчатый вал. Это часть индикаторной мощности, переданная на коленчатый вал. Когда индикаторная мощность передается на вал, часть ее расходуется на преодоление трения между поршнем и стенками цилиндра в подшипниках, на вращение дополнительных механизмов двигателя, связанных с коленчатым валом. Эффективная мощность обычно меньше индикаторной на 10–15 %.