Общее устройство и работа двигателя внутреннего сгорания

На мотоциклах (мотороллерах, мопедах) применяется двигатель внутреннего сгорания, в котором тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива внутри цилиндра, преобразуется в механическую. Топливом для мотоциклетных двигателей служит бензин.

Для преобразования тепловой энергии в механическую в цилиндр двигателя вводят горючую смесь, состоящую из паров мелкораспыленного топлива и воздуха. Она приготавливается в специальном приборе - карбюраторе.

Горючая смесь подается в цилиндр двигателя, где, соединившись с остатками отработавших газов и превратившись в рабочую смесь, сжимается поршнем и воспламеняется электрической искрой с помощью свечи зажигания.

Сгоревшая в верхней части цилиндра рабочая смесь, расширяясь, давит на поршень, заставляя его перемещаться вниз. Это прямолинейное движение поршня посредством поршневого пальца, шатуна и кривошипа преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, которое используется далее через механизмы силовой передачи для движения мотоцикла.

Для преобразования тепловой энергии в механическую двигатели мотоциклов имеют: кривошипно-шатунный механизм, механизм газораспределения, системы питания, зажигания, смазки и охлаждения.

Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Механизм газораспределения обеспечивает в нужный момент наполнение цилиндра рабочей смесью и освобождает его от отработавших газов.

Система питания приготавливает горючую смесь (смесь топлива с воздухом), необходимую для работы двигателя.

Система зажигания служит для своевременного воспламенения сжатой рабочей смеси в цилиндре двигателя.

Система смазки обеспечивает смазку трущихся деталей для уменьшения трения между ними и частично охлаждает их.

Охлаждение предназначено для отвода тепла от деталей двигателя, нагревающихся при сгорании рабочей смеси.

Для работы двигателя необходимо наполнить цилиндр рабочей смесью, сжать ее, воспламенить в определенный момент и после сгорания очистить цилиндр от остаточных продуктов. Совокупность процессов, периодически повторяющихся в цилиндре, называется рабочим циклом двигателя.

Схема двигателя внутреннего сгорания приведена на рис. 5. В цилиндре находится поршень, связанный через поршневой палец с верхней головкой шатуна. Нижняя головка шатуна соединена с кривошипом коленчатого вала, который, в свою очередь, связан с маховиком. Коленчатый вал установлен в картере.

Рис. 5. Схема двигателя внутреннего сгорания с основными определениями по рабочему циклу: 1 - цилиндр; 2 - поршень; 3 - поршневой палец; 4 - шатун; 5 - нижняя головка шатуна; 6 - коленчатый вал; 7 - маховик; 8 - картер

Крайние положения движущегося в цилиндре поршня называются мертвыми точками.

Положение, при котором поршень максимально удален от оси коленчатого вала, именуется верхней мертвой точкой (в. м.т.).

Нижняя мертвая точка (н. м. т.) - это положение поршня, когда он находится на минимальном расстоянии от оси коленчатого вала.

Расстояние между верхней и нижней мертвыми точками называется ходом поршня или тактом двигателя. Такт соответствует повороту коленчатого вала на 180°.

Пространство наименьшего объема внутри цилиндра над поршнем, когда он находится в в. м. т., есть камера сгорания.

Объем, освобождаемый в цилиндре при движении поршня от в. м. т. до н. м. т., считается рабочим объемом цилиндра. Сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя в литрах называется рабочим объемом или литражом двигателя Сумма рабочего объема цилиндра и камеры сгорания составляет полный объем цилиндра.

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания есть степень сжатия двигателя, которая показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси в цилиндре при перемещении поршня от н. м. т. к в. м. г.

По принципу работы мотоциклетные двигатели делятся на двухтактные и четырехтактные.

Двигатель, в котором рабочий цикл, совершается зг четыре хода поршня, что соответствует двум оборотам коленчатого вала, называется четырехтактным, а двигатель, в котором рабочий цикл совершается за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала, - двухтактным.

В четырехтактном двигателе впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов осуществляется клапанами газораспределительного механизма. В зависимости от расположения клапанов двигатели различаются: нижнеклапанные и верхнеклапанные.

В двухтактных двигателях газораспределение бесклапанное. На мотоциклах преимущественно применяются одноцилиндровые и двухцилиндровые двигатели.