Какой нужен двигатель? Давайте
поверим, что двигатели бывают разные, а, поэтому, и ответов будет
столько, сколько существует разных типов двигателей. Есть мнение, что
двигатель должен быть простым, а следовательно («теория систем») более
надежным в эксплуатации и, возможно, недорогим при производстве и
обслуживании, однако замечено, что, чем больше людей становятся
счастливыми обладателями мототехники, тем больше внимания производители
уделяют улучшению характеристик двигателей, т.к. производителей
становиться все больше и больше (спрос рождает предложение),
следовательно растет конкуренция. При этом немаловажная характеристика
двигателя – мощность, играет все возрастающую роль. Как же можно
увеличить мощность двигателя внутреннего сгорания (
ДВС)?
Самое простое, что приходит на ум – увеличение рабочего объема
двигателя (камеры сгорания топливно-воздушной смеси). Однако,
существует очень много «НО», которые ограничивают максимальный рабочий
объем ДВС. Самое первое, что приходит на ум любителю скутеров, так это
доблестная Дорожно-Патрульная Служба, которая всеми праведными и
неправедными способами пытается или произвести естественный отбор Ваших
денег, или Вашего имущества. Чем больше объем двигателя Вашего скутера,
тем больше радости испытывает сотрудник ДПС, задерживая Ваше
транспортное средство.
Кто учился в школе, знает, что объем
цилиндра есть произведение площади основания (зависит от диаметра
поршня) и высоты (ход поршня) – высота цилиндра, границы которого
образованы положением поршня в верхней мертвой точке (
ВМТ) и этого же поршня в нижней мертвой точке (
НМТ).
Отсюда вывод (из теории математического анализа), существует
бесконечное число пар диаметр-ход (поршня), образовывающих один и тот
же рабочий объем. Поэтому существует разделение двигателей на
длинноходные и короткоходные схемы ДВС, смотри (рис.1).
Рис.1. Схематичное изображение двух ДВС с одинаковым рабочим объемом. Договоримся, что если длинна хода равна диаметру поршня, то такую
конструкцию двигателя будем называть квадратной. Если длинна хода
больше диаметра поршня , то это длинноходная конструкция, если наоборот -
это короткоходная конструкция двигателя. Итак, теперь о конструкциях.
Длинноходная конструкция.
Двигатель такой конструкции отличается плавной характеристикой
крутящего момента в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала
двигателя.
Рис.2. Кривые крутящего момента и мощности длинноходового двигателя.
Крутящий момент является следствием достаточно большого плеча
рычага, к которому прилагается усилие длинного шатуна, поэтому
длинноходовой двигатель развивает высокое тяговое усилие на низких
частотах вращения коленчатого вала. Можно увидеть (рис. 2), что
крутящий момент имеет незначительное увеличение при увеличении оборотов
двигателя, по достижению максимума (на рисунке при 4700 об/мин)крутящий
момент начинает убывать. Двигатель наиболее эффективно работает при
максимальном крутящем моменте, поэтому желательно, чтобы ДВС имел
максимально пологую характеристику крутящего момента. В этом отношении
длинноходный двигатель превосходит другие.
Длинноходный
двигатель имеет низкий запас эффективной мощности. Она имеет низкое
значение при низких частотах вращения двигателя, резко возрастает по
кривой с увеличение частоты вращения и снижается при относительно
высоких частотах вращения. Для получения максимально мощностных
показателей нужен двигатель, работающий на максимально возможных
частотах вращения, а в этом случае длинный ход представляет некоторые
неудобства, т.к. высокая скорость возвратно-поступательного движения
поршня налагает ограничение, при достижении которого происходит
лавинообразный износ двигателя – это обстоятельство служит ограничением
запаса располагаемой мощности.
Короткоходная конструкция двигателя.
Двигатель с короткоходной конструкцией обладает более высокими
максимальными частотами вращения, чем длинноходные двигателя равного с
ним объема. Таким образом, за определенный промежуток времени происходит
большее количество возвратно-поступательных движений поршня,
следовательно, повышается мощность. Недостатком есть то, что меньший ход
означает уменьшение плеча рычага коленчатого вала, а это приводит к
более резкой характеристике крутящего момента. Короткоходные двигателя
более мощные, но в более узком диапазоне частот вращения двигателя.
Таким образом, для того чтобы иметь хорошее соотношение величина
крутящего момента - мощность , необходимо применение квадратных
конструкций двигателей.
Таким образом, сняв цилиндр двигателя
своего скутера Вы можете узнать, к какому типу двигателей относится Ваш.
Пример, у скуторет с объемом в 110 куб. см. диаметр поршня равен
диаметру поршня скутеров с объемом 125 куб. см. Отсюда следует вывод,
что скуторетты имеют более оборотистые двигателя, чем скутера.
