Двигатель. 2 такта или 4?

Текст: Артем ‘S1LvER’ Терехов

Этот материал открывает цикл статей об устройстве мотоциклов. Поэтому вполне логично начать наш рассказ с главной составляющей организма двухколесной машины, с того, что приводит байк в движение. В сегодняшней статье речь пойдет о двигателе.

Если говорить сухими книжными словами, то функция двигателя такова – преобразование энергии топлива в механическую работу. В мотоциклах используются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), в которых топливо сгорает внутри цилиндра. В результате сгорания топлива вырабатывается энергия, которая приводит поршень в движение, а он, в свою очередь, передает это движение коленчатому валу. Есть и двигатели внешнего сгорания, они вам хорошо известны – это паровые поршневые двигатели, в которых топливо сгорает снаружи, нагревая при этом воду, а давление образующегося при этом пара уже приводит в действие поршень. А теперь попробуйте представить спортбайкера, который вместо откручивания ручки газа яростно подбрасывает уголь в топку своей «Ниндзи», чтобы выжать из нее запредельные 80 км/ч. Ладно, шутки в сторону, поговорим о работе ДВС. И здесь появляется понятие рабочего цикла.

В любом ДВС для выполнения рабочего цикла должно произойти четыре процесса. Это наполнение цилиндра и сжатие топливо-воздушной смеси в нем, рабочий ход и выпуск отработанных газов. Подавляющее большинство мотоциклов оснащается двух- или четырехтактными ДВС, имеющими много общего. В обоих двигателях топливо-воздушная смесь сжимается внутри цилиндра и воспламеняется искрой от свечи зажигания. Под давлением газов, расширяющихся при быстром сгорании смеси, поршень перемещается вниз по оси цилиндра. Можно даже сказать, что процессы сгорания смеси в цилиндрах ДВС – это непрерывная череда контролируемых взрывов, энергия которых направлена на перемещение поршня. Поршень связан с коленвалом при помощи шатуна, и его перемещение вверх-вниз преобразуется во вращательное движение коленвала, которое необходимо для приведения в действие заднего, ведущего колеса мотоцикла.

Отличие двухтактных двигателей от четырехтактных заключается в том, что в двухтактных движках четыре обязательных процесса происходят в течение двух ходов поршня (один вверх, один вниз), а в четырехтактных – за четыре хода поршня.

Исключение из этой стройной схемы составляют роторно-поршневые двигатели (РПД). Это тоже двигатель внутреннего сгорания, но принцип его действия несколько отличается от общепринятых 2Т и 4Т-конструкций. 


Тяготы выбора

Очевидно, многие из вас, уважаемые читатели, дочитав до этого места, задают себе вопрос: что же все-таки лучше, двухтактник или четырехтактник? Однозначного ответа на этот вопрос не существует. Каждая схема имеет как существенные преимущества, так и недостатки.

В самом базовом варианте 2Т двигатель гораздо проще 4Т, поэтому его себестоимость ниже. Это основная причина широкой распространенности двухтактных двигателей небольшого объема на недорогих скутерах и легких мотоциклах. Еще один серьезный плюс – высокая литровая мощность (то есть наибольшая эффективная мощность, снимаемая с 1л рабочего объема). Грамотно настроенный двухтактник легко обходит по этому показателю своих 4Т-собратьев. Однако за все приходится платить. Недостатки 2Т весьма серьезны – это высокий уровень шума и загрязнений, а также большой расход топлива. Наиболее ярко все недостатки и достоинства двухтактного двигателя описал неизвестный обитатель одного из мото-форумов, на примере спортбайка Aprilia RS250: «Орет как бензопила, бензин жрет ведрами и при этом дымит как паровоз. Но как он едет!..».

Сейчас 2Т двигатели в основном используются в качестве сердца для кольцевых спортивных аппаратов и кроссовой техники. Впрочем, наблюдается тенденция уменьшения их доли в мотоспорте: в MotoGP со следующего года останется только класс 2Т 125cc, а 250-ки будут ездить наравне с 600-кубовыми четырехтактниками (вот и подтверждение высокой литровой мощности двухтактников). В мотокроссе тоже на старт выходят все больше 4Т-машины. А как все начиналось! Ведь совсем недавно в «королевском классе» MotoGP боролись 500-кубовые двухтактники, злые и бескомпромиссные. Пилоты, знакомые с ними не понаслышке, заявляют, что четырехтактные 800-ки современности – просто плюшевые зверьки по сравнению со старичками-пятисотками… Однако не будем растекаться мыслью по дереву, это уже тема для отдельной статьи. Поговорим об особенностях четырехтактных двигателей.

Четырехтактный двигатель традиционно применялся на больших машинах из-за его ровной характеристики мощности и топливной экономичности. Однако его устройство сложнее, чем у двухтактного двигателя, что не лучшим образом сказывается на себестоимости. По мере развития качество двигателей обеих конструкций росло. В результате, сейчас повсеместно применяют и 50-кубовые недорогие четырехтактники, и большие спортивные двухтактники.

Экзотика

Британская компания Ilmor Engineering, известная своим участием в MotoGP и Formula 1, а также неординарными техническими решениями, использованными в постройке своих спортивных болидов, недавно выкатила на суд общественности 5-тактный двигатель. До этапа выпуска отработавших газов схема работы новой конструкции идентична 4-тактной, однако на последнем этапе рабочего цикла появляются различия. Вместо того чтобы спокойно вылететь в выпускную систему, выхлопные газы отправляются в цилиндр низкого давления, в котором из процесса их расширения выжимают еще немного полезного действия, попутно выравнивая компрессию в рабочих цилиндрах (которые тут называются цилиндрами высокого давления). Это и есть пресловутый пятый такт. Официальный пресс-релиз гласит, что новая схема позволяет добиться высокой экономичности, низкого уровня выбросов и отличных показателей мощности. Судя по параметрам мотора, Ilmor намеревается использовать его именно в мотоциклах. Смотрите сами:

• Объем двигателя - 700 см, турбированный
• Мощность - 130 л.с. при 7000 об/мин
• Крутящий момент – 166 Нм при 5000 об/мин

Еще один немаловажный момент: несмотря на новизну подхода, производство таких двигателей не потребует кардинальной смены оборудования или перепланирования производственных линий – все компоненты мотора базируются на стандартных технологиях, 100%-совместимых с текущим производственным оборудованием. Пока рано делать какие-то прогнозы, однако мне кажется, что детище Ilmor ждет большое будущее.

 

Надеюсь, общее представление о двух основных схемах двигателей внутреннего сгорания вы получили. В следующей статье рассказ пойдет об основных составных частях двигателя, а также о конструктивных отличиях двухтактников и четырехтактников.