Двигатели
Данный блог посвящён сердцу мототехники – двигателю!
Администраторы (1)
Модераторы (0)
Читатели (1000)
Двигатели → Двухцилиндровые V-образные и двухцилиндровые рядные мотодвигатели
Вопрос, почему двухцилиндровые V-образные двигатели и двухцилиндровые рядные моторы отличаются друг от друга, является весьма важным и требует некоторого рассмотрения. Фактически у всех мотопроизводителей есть свои двухцилиндровые моторы.
Взяв один тип двигателей V-Twin, можно заметить, что они все отличаются расположением цилиндров, которое колеблется от 42 до 90 градусов. Например, Harley-Davidson придерживают традиций и используют моторы с 45 градусами между цилиндрами. В то же время двухцилиндровые моторы Ducati зачастую называют L-Twin из-за расположения цилиндров под углом 90 градусов. Кроме того, есть множество компаний, которые использовали V-Twin`ы самых разнообразных форм. Чтобы понять разницу между ними, рассмотрим принцип действия двигателей.
Начнем с V-Twin. Один цикл в четырехтактных моторах совершается за два оборота коленчатого вала. Первый цикл (поворот на 180 градусов) — впрыск, положение поршня вверху (верхняя мертвая точка) и открытый впускной клапан. Далее благодаря вращению коленвала поршень опускается вниз, всасывая топливную смесь. Когда поршень доходит до нижней мертвой точки (конец хода), закрывается впускной клапан и поршень идёт вверх до точки, пока топливная смесь не будет сжата до фиксированной степени. В это же время срабатывают свечи зажигания, топливная смесь взрывается и автоматически двигает поршень обратно вниз. Параллельно открывается выпускной клапан, выхлопные газы уходят из цилиндра, а поршень поднимается вверх.
Теперь посмотрим на рядные двухцилиндровые двигатели. Есть две самых распространенных конструкции:
• угол зажигания 180 градусов, один поршень идет вниз, другой верх
• угол зажигания 360 градусов, оба поршня ходят параллельно вверх и вниз, но воспламеняются по очереди за каждый оборот коленвала
Также стоит отметить, что в наши дни компания Triumph использует двигатель с 270 градусами на мотоцикле Thunderbird. Он фактически повторяет свойства V-образного двигателя с 90 градусами между цилиндрами, потому что у V-Twin 90* воспламенение происходит каждые 270 градусов оборота коленвала.
У каждой конструкции двигателя свои преимущества. Компактные габаритные размеры двухцилиндровых рядных двигателей являются более приемлемыми при проектировании шасси, у инженеров есть возможность перемещать двигатель вперед или назад, тем самым можно найти оптимальный центр тяжести и распределение масс мотоцикла в целом.
В большинстве своем V-образные двигатели располагают в шасси мотоциклов продольно, так как поперечное расположение создает риск повреждения ребер охлаждения и цилиндров. Таким образом, инженерам сложней найти оптимальные параметры распределения веса, но в то же время мотоцикл получается тоньше между коленями байкера.
Существует неправильное представление о мощности, крутящем моменте и вибрации В-твинов и рядников. В основном конфигурация двигателя фактически не влияет на мощность и рабочие характеристики. Многое зависит от настроек мотора и трансмиссии.
В наши дни основная проблема — это вибрации. Все производители заинтересованы в комфорте мотоциклиста и вибрации становится большой проблемой. Harley-Davidson используют различные резиновые «подушки» и демпферы, которые гасят вибрации двигателя. Что касается двухцилиндровых рядных двигателей, то в наши дни их конструкции оптимально сбалансированы, поэтому вибрации не такие сильные. Для сравнения можно взять старинный мотоцикл Triumph Bonneville 1960-ых годов и современный Bonneville T100 (оба двухцилиндровые рядники с 360-градусным зажиганием). Согласно экспертам современный мотоцикл вибрирует совсем немного в сравнении с родоначальником.
В то же время конструкция двигателей Ducati фактически исключает собственные вибрации. Из-за расположения цилиндров под углом 90* движения противоположного поршня всегда противодействует вибрации цилиндра, в котором детонирует топливо.
В общем можно отметить, что рецепта на лучший двигатель нет. Все они хороши, многое зависит от трансмиссии, выхлопа и предпочтений байкера.
Держать строй. Почему Yamaha и Suzuki не меняют рядные моторы на V-образные
В чем преимущества того и другого типа расположения цилиндров? И почему гонщикам нравятся рядные моторы, но победы чаще одерживаются на V-образных?
В серии MotoGP в последние годы борьбу ведут преимущественно гонщики на Honda и Ducati. Два этих мотоцикла имеют одну техническую схожесть: они оба оснащаются четырехцилиндровыми двигателями V-образной компоновки. Такую схему используют и другие команды – Aprilia и KTM.
Им противостоят гонщики на Yamaha и Suzuki, где инженеры сделали выбор в пользу рядных моторов. У этого решения оставалось все меньше поклонников. И хотя в прошлом сезоне вторую строчку занял гонщик Ducati Андреа Довициозо, больше всего побед (за исключением Маркеса) одержали Маверик Виньялес и Алекс Ринс.
Оба этих гонщика выступали на мотоциклах с рядными движками. И их команды совсем не желают отказываться от привычной схемы расположения цилиндров. Разбираемся, как в Moto GP уживаются две взаимоисключающие конструкции и пытаемся понять, какая из них дает больше преимуществ.
Алекс Ринс, Team Suzuki Ecstar
Фото: Gold and Goose / Motorsport Images
История вопроса: насколько V4 младше рядной компоновки
Рядный четырехцидиндровый двигатель был впервые установлен на мотоцикл в 1905 году. Изначально такие моторы ставились продольно, что существенно удлиняло колесную базу. В 1923 году конструкторы догадались развернуть мотор поперек рамы мотоцикла и на протяжении следующих десятилетий такая схема для спортбайков считалась классической.
Двигатели V4 появились на мотоциклах позже – впервые их решились поставить только в 1930 году. Более-менее массовой такая конструкция стала в восьмидесятые. Тем не менее в классе супербайков рядные моторы доминируют до сих пор.
Читайте также:
Противостояние V4 и I4 в MotoGP продолжается с тех пор, как в конце 2009 года был представлен новый технический регламент. Согласно этим правилам, применяемые в чемпионате мира моторы должны быть строго четырехцилиндровыми, четырехтактными, без принудительного наддува, системы изменения фаз газораспределения и строго с диаметром цилиндров не более 81 миллиметра.
Схема расположения цилиндров не регламентируется, но экзотические конструкции вроде оппозитных H4 или «звездочек» X4 по компоновочным соображениями инженеры даже не рассматривали.
Все в ряд: простота и управляемость
Поскольку рядные моторы появились раньше, то будем считать их отправной точкой. В чем их преимущества?
Первое – такие двигатели проще и дешевле в производстве. На протяжении десятилетий для лидеров мотоиндустрии одного этого аргумента было достаточно. Эти моторы надежны, просты, ремонтопригодны и при этом обладают хорошими показателями по мощности и крутящему моменту.
Второе преимущество рядных моторов, расположенных поперечно – в их продольной компактности. Их размещение не требует удлинения рамы и колесной базы, что позволяет сделать мотоцикл более сбалансированным.
 |
Двигатель Yamaha YZR-M1
Фото: Yamaha MotoGP
Двигатель Yamaha YZR-M1
Фото: Yamaha MotoGP
Есть и третье преимущество, объяснить которое будет сложнее. Четыре цилиндра, расположенные в ряд, требуют достаточно длинного и прочного коленвала. Современные двигатели в MotoGP раскручиваются до 18500 оборотов в минуту, и коленвал при этом не должен подвергаться торсионному искривлению под нагрузкой со стороны шатунов.
Достаточно массивный коленвал, который вращается на высоких оборотах, фактически представляет из себя гироскоп – то есть физическое тело, которое стремится сохранять стабильность в пространстве. Самый известный бытовой пример гироскопа – юла. Она сохраняет устойчивость до тех пор, пока вращается.
Тот же эффект наблюдается и у любого другого вращающегося тела, причем чем выше его масса и скорость вращения, тем он будет выражен сильнее.
В современных рядных мотоциклетных двигателях коленвал вращается в противоположную сторону вращению колес. Это создает дополнительный балансирующий эффект для мотоцикла. Звучит на первый взгляд невероятно, то мотоциклы с рядными четырехцилиндровыми двигателями в динамике лучше сбалансированы, их подвеску проще настраивать и в поворотах они более стабильны.
В развалочку: причем здесь аэродинамика?
При всех достоинствах рядных моторов у них есть один наглядный недостаток. Они достаточно длинные или, говоря применительно к MotoGP, широкие. Если быть точными, то они шире, чем моторы V4 аж на 21 сантиметр.
Фактически, V-образные двигатели – это два рядных двухцилиндровых мотора, соединенные в развалку друг к другу единым коленвалом. Очевидно, что два цилиндра в ряд при одинаковом их диаметре будут уже четырех.
Презентация серийного двигателя Ducati V4
Фото: Gold and Goose / LAT Images
Это дает первое преимущество: мотоциклы с V4 можно делать более узкими, чем байки с рядными четверками. Почему это здорово? Потому, что чем уже мотоцикл, тем ниже его лобовое сопротивление воздуху. И важность этого фактора прямо порпорциональна скорости. Вот почему гонщиков Ducati и Honda на скоростной трассе в Муджелло в этом году было не догнать.
Вторым преимуществом схемы V4 стоит назвать более прямые впускные коллекторы. Принудительный наддув в MotoGP запрещен, и воздух всасывается в цилиндры самими поршнями, а также нагнетается туда встречным потоком на высоких скоростях. Понятно, что чем прямее будет путь воздуха в цилиндры, тем легче ему будет там оказаться.
Больше воздуха в цилиндрах означает больше кислорода, который служит окислителем. А значит, можно сжечь больше топлива и получить большую мощность. Проще говоря, моторы V4 в MotoGP немного мощнее рядных.
Идеал? Не факт. Недостатков тоже хватает.
Первый из них очевиден – сложность и дороговизна конструкции. Если для спорта топ-уровня это не критично, то для массового производства уже имеет значение. Производители мотоциклов заинтересованы в том, чтобы их модели, участвующие в MotoGP, хотя бы отдаленно напоминали ту продукцию, которую можно встретить в салонах дилеров. Иными словами – хочешь V4 в спорте, предложи такой же покупателям, да по конкурентоспособной цене.
Франко Морбиделли, Petronas Yamaha SRT
Фото: Gold and Goose / Motorsport Images
Второй недостаток – размеры. Для хорошего баланса угол развала цилиндров мотора V4 должен быть равен 90 градусам. Это делает такие двигатели достаточно громоздкими относительно длины мотоцикла. Укоротить колесную базу и сделать тем самым байк более вертлявым уже не получится.
В теории, сделать двигатель более компактным можно было бы за счет уменьшения угла развала цидиндров. Однако на практике это вызывает проблемы с балансировкой таких моторов. До последнего времени с подобной конфигурацией экспериментировала Aprilia, которая использовала 65-градусные V4, однако с 2020 года итальянцы сдались и сделали мотор как у всех.
Движение к объединению
Пока споры о том, какая схема расположения цилиндров оптимальнее, продолжаются, инженеры стремятся перенести преимущества конкурентной конструкции на свою.
Так, эффект гироскопа, который создают коленвалы рядных моторов, объясняется в том числе тем, что они изначально вращались в противоположную колесам сторону. В свою очередь у моторов V4 коленвалы вращались в ту же сторону, что и колеса мотоцикла, что дополнительного его дистабилизировало.
Однако сейчас инженеры научились делать V-образные моторы, у которых коленвалы вращаются также, как и у рядных четверок – в противоположную колесам сторону. В 2015 году такую конструкцию представила Ducati, а в 2016 – Honda.
Андреа Довициозо, Ducati Team
Фото: Gold and Goose / Motorsport Images
Кое-что от V4 перекочевало и на I4. Речь о порядке зажигания в цилиндрах.
С начала 90-х в мотоспорте шел спор двух концепций – «скримера» и «биг-бэнга». Если кратко, то «скример» – это последовательное воспламенение во всех четырех цилиндрах с равномереными паузами между вспышками. Это делает разгон мотоцикла более ровным и позволяет гонщику лучше контролировать подачу газа.
«Биг-бэнг», в свою очередь, подразумевает, что вспышки во всех цилиндрах происходят практически одновременно. На первый взгляд, такие толчки должны дестабилизировать мотоцикл. Однако на практике выяснилось, что задняя шина в таком режиме изнашивается меньше, так как она подвергается не постоянной, а переменной нагрузке и успевает «отдохнуть» между толчками. В конечном итоге победу в MotoGP одержала именно концепция «биг-бэнга».
Моторы V4 от природы сбалансированы под «биг-бэнг», а рядные четверки испытывают дисбаланс при работе в таком порядке воспламенения цилиндров. Сейчас инженеры эту проблему решили путем добавления дополнительного балансировочного вала.
Так почему же побеждают Ринс и Виньялес?
Казалось бы, моторы V4 обладают неоспоримыми преимуществами в гонках: они мощнее и позволяют уменьшить аэродинамическое сопротивление байков. Однако у рядных четверок все еще остается один козырь.
Длинный коленвал и создаваемый им эффект гироскопа хотя и перенят конструкторами V4, но лишь отчасти: изменив направления вращения, они не сумели ничего поделать с длиной детали. К тому же компактность двигателя позволяет сделать геометрию всего байка более оптимальной.
Марк Маркес, Repsol Honda Team
Фото: Gold and Goose / LAT Images
Вот почему многие гонщики, пересев с байков с I4 на мотоциклы с V4, не сразу привыкают к худшему балансу более мощного мотоцикла. В качестве последних примеров можно вспомнить Хорхе Лоренсо и Жоано Зарко: оба отлично чувствовали себя в седле Yamaha, но не смогли повторить свои результаты ни с Ducati, ни с Honda, ни с KTM.
В итоге Маркес непобедим на трассах с длинными прямыми и в то же время медленными поворотами. А вот на таких автодромах как в Сильверстоуне, где скорости в виражах выше, преимущество оказывается на стороне байков с рядными движками. И даже самый слабый, как считается, байк Suzuki позволил Ринсу одержать победы в Сильверстоуне и Ассене.
Однако достаточно ли этого для того, чтобы, например, Куартараро принес Yamaha первый титул с 2016 года? Увидим в этом сезоне на видеоплатформе «Моторспорт ТВ». С первого же этапа сезона-2020 здесь будут доступны прямые эфиры всех гонок и квалификаций MotoGP, а также Moto2 и Moto3. Ближайшая гонка состоится в США в воскресенье, 5 апреля.
Схемы двигателей
Содержание
Одноцилиндровые двигатели [ ]
Типичный одноцилиндровый двухтактный двигатель
Типичный четырехтактный одноцилиндровый двигатель
Простейшей схемой двигателя служит одноцилиндровая схема. Ее основными достоинствами являются простота и небольшие габариты. Это означает, что себестоимость и трудоемкость изготовления такого двигателя невелики, и он проще в обслуживании и ремонте. Поэтому одноцилиндровый двигатель идеально подходит для мопедов, скутеров и небольших внедорожных мотоциклов.
Однако он обладает множеством недостатков с точки зрения характеристик двигателя. Поскольку воспламенение смеси в одноцилиндровом четырехтактном двигателе происходит один раз за каждые 720 градусов поворота коленчатого вала, для поддержания вращения двигателя до его следующего рабочего хода необходимы большие маховики.
Для того чтобы избежать чрезмерного увеличения веса, маховики должны обладать большим диаметром и небольшой толщиной. Приходится максимально облегчать поршень, также необходим длинный шатун, и в итоге получается двигатель, называемый длинноходным. Характеристики такого двигателя хороши до определенного момента: он экономичен, обладает хорошей кривой мощности и характеристики момента таковы, что он может относительно легко обеспечивать динамичный разгон с низких частот вращения двигателя. Для использования великолепной характеристики мощности передаточные числа коробки передач могут быть «растянуты», за счет этого управление машиной становится не столь напряженным. Действительно, влияние вибрации двигателя до определенной степени субъективно и, как правило, довольно высокие уровни низкочастотных колебаний предпочтительнее менее интенсивного, но более раздражающего «дребезжания».
Другая проблема двигателей большого объема связана с затруднением запуска, даже если для этого применяется электрический стартер. Но, поскольку большинство одноцилиндровых двигателей большого объема используются для соревнований в условиях бездорожья и не оснащаются электрическим запуском, то каждый раз коленчатый вал приходится устанавливать в положение, когда он чуть не доходит до ВМТ на такте сжатия, затем давать ему здоровенный пинок, чтобы заставить его вращаться. Кроме того, есть проблема отдачи, которая проявляется, когда коленчатый вал установлен неправильно или когда на кик-стартер нажали недостаточно сильно. При этом усилия для того, чтобы поршень миновал такт сжатия, недостаточно, и он резко отскакивает назад из-за воздействия компрессии. При этом рычаг кик-стартера отпрыгивает назад и перекидывает вас через руль или ломает вам ногу. Некоторые одноцилиндровые двигатели оснащаются декомпрессором, предназначенным для облегчения запуска и уменьшения отдачи. Компания Honda разработала систему, в которой при нажатии на кик- стартер небольшой кулачок воздействует на выпускной клапан с целью немного приоткрыть его в ВМТ на такте сжатия. Это снижает усилие, необходимое для прокручивания коленчатого вала двигателя. Второй кулачок начинает работать, когда происходит отдача, также слегка приоткрывая выпускной клапан и снижая силу отдачи.
Двухцилиндровые двигатели [ ]
Четырехтактный рядный двухцилиндровый двигатель с чередованием вспышек через 360 градусов [ ]
Четырехтактный рядный двухцилиндровый двигатель с чередованием вспышек через 360 градусов
Исторически рядный двухцилиндровый двигатель был удивительно похож на одноцилиндровый. измененный соответствующим образом для того, чтобы вместить два цилиндра, поршня и шатуна.
Стоит отметить, что в традиционном английском двухцилиндровом четырехтактном двигателе поршни перемещаются вверх и вниз одновременно, но вспышки в цилиндрах чередуются через один оборот двигателя (или с интервалом в 360 градусов). Поэтому он получил название двухцилиндрового рядного двигателя с чередованием вспышек через 360 градусов.
На первый взгляд может показаться, что выбор такого коленчатого вала нерационален, поскольку проблемы, которые появлялись при уравновешивании одноцилиндровых двигателей, остались, хотя в некоторых отношениях конструкция двигателя улучшилась. Вес коленчатого вала увеличился, потому что вал расширился, чтобы разместить дополнительный палец кривошипа и шатун. Это изменение носит противоречивый характер, так как диаметр вала уменьшился. Неуравновешенные силы можно несколько уменьшить за счет установки поршней достаточно большого диаметра и уменьшения их хода. При этом мы не устраняем неуравновешенность, но все-таки она снижается. Гораздо значительнее то, что традиционный «толчок» рабочего хода одно-цилиндрового двигателя сглаживается при наличии двух меньших импульсов мощности, равномерно распределенных в пределах двух оборотов коленвала двигателя.
Двухцилиндровый рядный двигатель с углом чередования вспышек через 360 градусов не был лишен недостатков, но обладал множеством преимуществ в отношении увеличения мощности по сравнению с одноцилиндровым. Главное преимущество скорее связано с конструктивными ограничениями одноцилиндровых двигателей, а не с самой задачей уравновешивания.
Четырехтактный рядный двухцилиндровый двигатель с чередованием вспышек через 180 градусов [ ]
Четырехтактный рядный двухцилиндровый двигатель с чередованием вспышек через 180 градусов
Альтернативой рядному двухцилиндровому двигателю с коленчатым валом, обеспечивающим чередование вспышек через 360 градусов, может служить двигатель, пальцы кривошипа которого выполнены раздельно и располагаются через 180 градусов. При такой схеме неуравновешенные силы первого порядка сводятся к минимуму. На первый взгляд, такой двигатель намного лучше, чем тот, у которого вспышки чередуются через 360 градусов, и на современных конструкциях используется именно такая схема.
Один недостаток такого коленчатого вала в том, что в пределах двух оборотов рабочие хода следуют неравномерно, а другой в том, что он образуют так называемую «качающуюся пару». Этот эффект со странным названием проявляется на двигателях всевозможных конструкций, число цилиндров которых превышает один, за исключением V-образного двухцилиндрового двигателя.
Представьте воздействие на коленчатый вал в момент вспышки в одном из цилиндров: по мере движения поршня вниз давление на эту сторону коленчатого вала возрастает, и у него появляется стремление «накрениться» на одну из сторон. Когда воспламенение происходит во втором цилиндре, воздействие на коленчатый вал повторяется, «накреняя» его на другую сторону. Единственный способ, позволяющий избежать этого, заключается в том. чтобы расположить оба кривошипных пальца в одной и той же плоскости, но в рядном двухцилиндровом двигателе это физически невозможно.
Если сравнить две этих схемы, можно обнаружить, что чередование вспышек как через 360 градусов, так и через 180 имеет свои собственные преимущества и недостатки, исходя из чего невозможно сказать, какая из схем лучше. Чтобы еще больше облегчить задачу уравновешивания, необходимо большее количество цилиндров.
Двухтактный рядный двухцилиндровый двигатель [ ]
Почти все двигатели, работающие по двухтактному циклу, работают по одной и той же схеме, в которой используется коленчатый вал с расположением шатунных шеек под углом 180 градусов.
У таких двигателей по сравнению с четырехтактными аналогичной схемы меньше недостатков. Это связано с тем, что вспышка в каждом цилиндре происходит после одного целого оборота коленчатого вала, и, следовательно, в данном случае отсутствует неравномерность вспышек, обнаруженная в четырехтактном двигателе. Однако неприятный эффект «качающейся пары» все еще велик, и при более высоких частотах вращения, обычно присущих двухтактным двигателям, неуравновешенные силы могут проявиться в виде довольно навязчивого уровня вибраций. Эта проблема осложняется тем, что двухцилиндровым двухтактным двигателям необходимы отдельные кривошипные камеры, что означает наличие центрального коренного подшипника и сальников. В итоге коленчатый вал получается шире, чем на аналогичном четырехтактном двигателе. Таким образом, с учетом увеличившегося плеча полученный на шатунных шейках эффект «качающейся пары» возрастает.
Четырехтактный V-образный двухцилиндровый двигатель [ ]
Четырехтактный V-образный двухцилиндровый двигатель
Возраст идеи V-образного двухцилиндрового двигателя сравним с возрастом самого мотоцикла. Тот факт, что на сегодняшний день она все еще жива, служит доказательством ее разумности.
Двухтактный V-образный двухцилиндровый двигатель [ ]
Двухтактный V-образный двухцилиндровый двигатель
Двигатель с двумя горизонтальными противолежащими цилиндрами (двухцилиндровый оппозитный двигатель) [ ]
Четырехтактный двухцилиндровый оппозитный двигатель
Двухцилиндровый оппозитный двигатель предлагает почти идеальное решение задачи уравновешивания, которая затрагивалась в конструкциях, рассмотренных ранее. Если оба поршня перемещаются одновременно в противоположных направлениях неуравновешенные силы первого порядка от поршня и шатуна одного цилиндра компенсируются другим. Но, так как приходится применять две шатунные шейки вместо одной, между двумя этими цилиндрами возникает эффект «качающейся пары», однако возникающий в итоге уровень вибраций обычно небольшой.
Трехцилиндровые двигатели [ ]
Рядный трехцилиндровый двигатель [ ]
Четырехтактный трехцилиндровый рядный двигатель с чередованием вспышек через 120 градусов
Четырехтактный трехцилиндровый рядный двигатель с чередованием вспышек через 360/180 градусов
Рядный трехцилиндровый двигатель, установленный поперечно, в действительности представляет собой развитие конструкции рядного двухцилиндрового в попытке обрести компромисс между проблемами вибрации последнего и шириной четырехцилиндрового двигателя. В особенности это относится к двухтактным двигателям, кривошипные камеры которых становятся чрезмерно широкими в трехцилиндровом варианте, а в четырехцилиндровом он был бы безусловно громоздким.
Двухтактный трехцилиндровый двигатель был фаворитом фирм в 70-х, тому есть множество примеров среди мотоциклов компаний Suzuki и Kawasaki. Оба этих изготовителя даже решились на создание двухтактных двигателей объемом 750 куб. см; GT 750 с водяным охлаждением от компании Suzuki и КН 750 от Kawasaki.
Шатунные шейки коленчатого вала располагались между собой под углом 120 градусов, и силы первого порядка были достаточно хорошо сбалансированы, но из-за сложного эффекта «качающейся пары» (скорее, «качающейся тройни»), они прославились высоким уровнем высокочастотной вибрации, особенно, если агрегат был недостаточно хорошо изолирован от рамы резиновыми подушками.
Triumph осталась верна трехцилиндровому двигателю, многие модели этой компании отличаются рядным трехцилиндровьм двигателем поперечного расположения. Однако, по мнению большинства изготовителей, у трехцилиндрового двигателя есть небольшое преимущество по сравнению с рядным четырехцилиндровым, он представляет собой превосходный компромисс между низкооборотным двухцилиндровым двигателем и четырехцилиндровым с его запредельной мощностью.
Рядный трехцилиндровый двигатель горизонтального расположения [ ]
Трехцилиндровый V-образный двухтактный двигатель [ ]
Двухтактный V-образный трехцилиндровый двигатель
Четырехцилиндровые двигатели [ ]
Рядный четырехцилиндровый двигатель [ ]
Рядный четырехцилиндровый двигатель
Устанавливаемый поперечно рядный четырехцилиндровый двигатель в своей основе заключает две двухцилиндровых, объединенных между собой общим картером со смещением шатунных шеек коленчатых валов на 180 градусов. В большинстве двигателей такого типа коленчатый вал устроен так, чтобы два центральных поршня двигались вверх и вниз вместе, со смешением на 180 градусов относительно двух других поршней. Хотя коленчатый вал неизбежно получается длинным из-за необходимости разместить коренные подшипники и четыре шатуна, его диаметр не должен быть большим. Это связано с тем, что рабочие хода происходят относительно часто, один за каждый полуоборот коленчатого вала, следовательно, потребность в больших маховиках для поддержания движения отпадает.
Также важен небольшой размер и вес поршней и шатунов, отражающийся в невысоких значениях сил первого порядка от каждого цилиндра в отдельности. Распределение сил получается более равномерным, чем в одно-, двух- или трехцилиндровом двигателе. За счет хорошей уравновешенности коленчатого вала и относительно небольшого диаметра маховиков четырехцилиндровый двигатель об падает достаточно небольшим ходом поршня, поэтому он динамичен и может предназначаться для работы с достаточно высокими частотами вращения двигателя. Это получило одобрение в рядах как потребителей, так и производителей. Единственными существенными проблемами, помимо соображений явной сложности конструкции, являются длина коленчатого вала и неизбежная высокочастотная вибрация, вызванная силами второго порядка и эффектом «качающейся пары». Хотя этого не избежать, но силы невелики, и уровень вибрации лишь немного превышает порог раздражения. В большинстве случаев она может быть снижена благодаря грамотной конструкции рамы, опор двигателя и всех окружающих двигатель узлов. Чтобы уменьшить ширину картера, некоторые производители, ранее устанавливавшие генератор на одной из цапф коленчатого вала, обратились к схеме его расположения над картером с цепным или шестеренчатым приводом от коленчатого вала. Сейчас, когда небольшие приборы электронного зажигания сменили механизмы ограничения оборотов и контактные прерыватели с механическим регулятором опережения (которые обычно устанавливались на противоположной генератору цапфе коленчатого вала), ширина картера на нtкоторых двигателях стала меньше ширины блока цилиндров.
Также можно установить двигатель в раме не поперечно, а продольно, как на традиционном автомобиле с задним приводом. Существуют примеры такой конструкции в продукции компаний Brough Superior, Wilkinson. Henderson и Indian, но удлинение силового агрегата и, следовательно, колесной базы со многих точек зрения неприемлемо.
Рядный четырехцилиндровый двигатель горизонтального расположения [ ]
Рядный четырехцилиндровый двигатель горизонтального расположения
Двигатель с четырьмя противолежащими цилиндрами горизонтального расположения (четырехцилиндровый оппозитный двигатель) [ ]
Четырехцилиндровый оппозитный двигатель
Четырехцилиндровый двигатель с квадратным расположением цилиндров [ ]
Четырехцилиндровый двигатель с квадратным расположением цилиндров
V-образный четырехцилиндровый двигатель [ ]
Четырехтактный V-образный четырехцилиндровый двигатель
Как и в случае V- образных двухцилиндровых двигателей, оптимальный угол развала блоков составляет 90 градусов, но могут применяться и меньшие углы развала.
Хотя данный двигатель сложен с точки зрения обслуживания и дорог с точки зрения производства, V-образные четырехцилиндровые двигатели прославились благодаря широкому использованию в модельном ряде VFR компании Honda и достигли успеха в гонках в качестве силового агрегата мотоциклов RC 30 и RC 45. Другими знаменательными примерами использования V-образных четырехцилиндровых двигателей стали: модель V-Max объемом 1200 куб.см. компании Yamaha, двухтактный RD 500 той же компании, ну и, конечно, двухтактные V-образные четырехцилиндровые двигатели, использованные в соревнованиях класса Grand Prix. Конечно, наиболее совершенным V-o6paзными четырехцилиндровым двигателем с точки зрения технологии должен быть двигатель модели NR 750, выпущенной в ограниченном количестве компанией Honda. Применив технологию производства и материалы авиационной промышленности, компания Honda разработала V-обраэный четырехцилиндровый двигатель с овальными поршнями и 32-мя клапанами.
Более четырех цилиндров [ ]
V-образный пятиципиндровый двигатель [ ]
С появлением четырехтактных двигателей в соревнованиях класса Gran Prix в 2002 году производители обратили свое внимание на разработку машин, согласующихся с всевозможными ограничениями веса и размеров. Для себя компания Honda сделала вывод, что V-образный пятицилиндровый двигатель служит идеальной схемой, отвечающей этим ограничениям. Этот двигатель с тремя цилиндрами, расположенными спереди, и двумя сзади, с поперечным расположением коленчатого вала в раме, подобен старому V-образному трехцилиндровому двухтактному двигателю и чрезвычайно компактен. Это не первый пятицилиндровый мотоциклетный двигатель (при том они очень популярны в автомобильной отрасли). Еще в 1965 году компания Honda (впервые) создала рядный пятиципиндровый двухтактный двигатель, способный развивать частоту 20.000 оборотов в минуту.
Рядный шестицилиндровый двигатель [ ]
Рядный шестицилиндровый двигатель
Наиболее известным среди шестицилиндровых мотоциклов является модель СВХ 1000 компании Honda. Компания Kawasaki тоже испробовала рядный шестицилиндровый двигатель на модели Z 1300, которая изначально разрабатывалась, как туристическая машина и отличалась жидкостным охлаждением и карданной передачей. Среди европейских производителей только компания Benelli применила рядный шестицилиндровый двигатель для исследования его возможностей на своей 750 кубовой модели Sei которая стала первой серийной моделью.
Шестицилиндровый двигатель с противолежащим (горизонтальным) расположением цилиндров (оппозитный шестицилиндровый двигатель) [ ]
В 1988 году компания Honda продолжила развитие своего оппозитного четырахцилиндрового двигателя объемом 1200 куб.см., добавив к нему еще два цилиндра и соответствующие им 300 куб.см. Получившийся в результате двигатель объемом 1500 куб.см. применялся на моделях Gold Wing до 2001 года, когда его объем еще раз увеличили до 1800 куб.см. Подобно своему предшественнику, скорее всего, такой двигатель единственный представитель такой компоновки среди мотоциклов.
V-образный восьмицилиндровый двигатель [ ]
Несомненно, V-образный восьмицилиндровый двигатель это уже крайность, они были чрезвычайно популярны в качестве автомобильных двигателей на протяжении ряда лет за равномерность работы и высокую мощность, но, по вине своих размеров и сложности, редко встречаются на серийных мотоциклах. Модель V-8 Nemesis компании Norton представляет собой самую позднюю разработку в этом направлении.
