Как японцы двигатель с овальными поршнями изобрели
В 1978 году компания Honda после 12-летнего перерыва решила вернуться в Чемпионат мира по шоссейно-кольцевым мотогонкам Moto GP, где в то время участвовали и доминировали в основном мотоциклы, оснащённые 2-тактными двигателями.
На этом этапе важно отметить, что при том же объёме 2-тактный двигатель обладает большей мощностью, чем 4-тактный, а так же 2-тактный двигатель быстрее набирает обороты.
Однако, не смотря на все очевидные плюсы мотоциклов, оснащённых 2-тактными двигателями, инженеры Honda были верны традициям и считали, что двигатель должен быть только 4-тактным, поскольку он экономичнее, экологичнее, надёжнее, но самое главное, что 4-тактый двигатель обладает большим крутящим моментом на низких и средних оборотах. Тем не менее, мощность двигателя не менее важна, а у 2-тактного двигателя, как я уже писал выше, она почти в два раза больше, чем у 4-тактного.
Чтобы сделать 4-тактный двигатель таким же мощным как 2-тактный такого же объёма необходимо увеличить либо количество цилиндров, либо количество клапанов на цилиндр, что при таком размере цилиндра, как у двигателя мотоцикла, сделать невозможно.
Поэтому инженеры Honda пошли по пути наименьшего сопротивления и разработали 8-цилиндровый V-образный двигатель, который по своим характеристикам не уступал, а в чём-то даже превосходил 2-тактные.
Возвращение Honda в Moto GP с таким двигателем в арсенале должно было быть триумфальным, но организаторы неожиданно внесли поправки в технический регламент, согласно которому максимальное количество цилиндров двигателя теперь не должно превышать четырёх. Это поставило в тупик инженеров Honda, но ненадолго, поскольку они быстро нашли решение.
А решение оказалось простым, и суть его заключалась в том, чтобы объединить два цилиндра в один сделав их овальными, что позволит сохранить объём и даст возможность увеличить количество клапанов на цилиндр. Вот так собственно и появился 4-цилиндровый V-образный двигатель Honda с овальными поршнями и двумя шатунами на поршень.
Двигатель с овальными поршнями Honda NR 
Овальные поршни двигателя Honda NR
Этот 4-цилиндровый 32-клапанный V-образный двигатель объёмом 500 кубических сантиметров обладал мощностью 125 лошадиных сил и способен был раскручиваться до 20 000 оборотов в минуту, а первым мотоциклом, который оснастили этим двигателем, стал Honda NR500. К сожалению, несмотря на превосходные технические характеристики Honda NR500 в Moto GP был менее успешным, чем оснащённый обычным 2-тактным двигателем Honda NS500.
Honda NR500
Несмотря на полный провал Honda NR500 в Moto GP инженеры Honda не остановились на достигнутом и продолжили экспериментировать с двигателями такого типа. Так в 1983 году они разработали 2-цилиндровый V-образный двигатель с овальными поршнями объёмом 250 кубических сантиметров, но он так и не был показан широкой публике, а в 1991 году появился один из самых экзотических мотоциклов на планете Honda NR750.
Honda NR750
Этот мотоцикл оснащался 4-цилиндровым 32-клапанным V-образным двигателем с овальными поршнями объёмом 750 кубических сантиметров и мощностью 160 лошадиных сил, которая в серийной версии была ограничена до 125 лошадиных сил.
Всего было произведено 322 экземпляра Honda NR750, в силу чего он до сих пор считается одним из самых редких и дорогих мотоциклов на планете. Вот такая вот история.
Понравилась публикация? Поделись!
Типы мотоциклетных двигателей
В этой статьеречь пойдет об основных типах двигателей, которые сегодня применяют на мотоциклах. Надеюсь, что получится просто и доступно!
Самый простой одноцилиндровый двигатель. Не самый мощный и не самый тяговитый, к тому же довольно шумный и сильно вибрирующий. Поэтому чаще всего сегодня такие моторы ставят на кроссовые мотоциклы.
Двухцилиндровый мотор. Это уже вполне себе универсальный агрегат, который можно встретить практически на любом типе мотоциклов. Вибраций уже значительно меньше, а мощность больше. Рабочий объем вполне может доходить до 800 «кубиков». А это, между прочим, уже почти литр!
Вот, например, легкий туристический эндуро от компании BMW — модель F 800 GS (его часто называют «маленький гусь»). На нем стоит практически такой же, как и на фотографии выше, двухцилиндровый мотор. Кстати, у этого мотоцикла есть и одноплатформенный «брат-близнец» — городской байк F 800 R, тоже оснащенный таким же двигателем.
Идем дальше. Количество цилиндров прибавляется и здесь их уже три. Обратите внимание, как и в предыдущем случае, они расположены в один ряд. Поэтому такие моторы называют «рядными».
Некогда трехцилиндровая схема считалась довольно экзотической, а сейчас она все больше и больше набирает популярность. И в первую очередь, благодаря возможности получить больший рабочий объем (и соответственно большую мощность), сохранив довольно компактные размеры агрегата.
Очень удачно такие моторы прижились, например, на Ямаховских городских моделях со спортивными задатками. На фото Yamaha FZ-09 прошлого модельного года. Ее трехцилиндровый 850-кубовый мотор выдает уже более 100 л.с. Упаковать этот мотоцикл в пластиковые обтекатели и получится довольно приличный спортбайк!
Но чаще всего для самых быстрых и самых мощных спортбайков используют все же четырехцилиндровые моторы. Здесь уже и рабочие объемы стремятся к литру, и мощность порой вплотную подбирается к отметке 200 л.с.
Вот, легендарная Yamaha R1 прошлого поколения — очень мощный и очень быстрый мотоцикл класса «суперспорт». Четыре цилиндра, объем — один литр, мощность 180 «лошадей».
Ни одного пятицилиндрового мотоциклетного мотора мне что-то на ум не приходит, поэтому перейдем к рядной «шестерке». Шесть цилиндров в ряд, да еще расположенных, как и у всех рядных двигателей, поперек мотоцикла — это впечатляет! Характеристики такого мотора уже вполне автомобильные: объем 1600 куб. см. и мощность более 160 сил. Понятно, что такой агрегат может быть установлен только на какой-нибудь огромный мотоцикл.
Например, на BMW K 1600 GT — большой туристический мотоцикл, предназначенный для очень дальних прохватов по хорошим европейским дорогам. Здесь использование сложной в реализации шестицилиндровый схемы было вызвано прежде всего желанием получить огромный крутящий момент при очень низких паразитных шумах и вибрациях. Получилось. Любой инженер знает, что рядные «шестерки» — самые сбалансированные двигатели!
Идти дальше вширь уже некуда, поэтому от «рядных» схем построения двигателя перейдем к более редким и, на мой взгляд, более интересным конструкторским решениям. На картинке фирменный оппозит от компании BMW.
Именно такими моторами баварцы когда-то и прославились. Цилиндры расположены здесь параллельно и торчат в обе стороны мотоцикла. Поршни в них ходят в разные стороны, как перчатки боксеров на ринге. Поэтому такие моторы часто называют «боксЕрами». Главное преимущество такой схемы, это ее доскональная проработанность и, можно сказать, вылизанность до блеска. У BMW первые мотоциклы с такими моторами появились еще до войны!
Пожалуй, самый знаменитый мотоцикл с таким мотором, это «гусь» — большой туристический эндуро BMW R 1200 GS. На таком можно ездить хоть по городу, хоть на «Дакар», хоть в кругосветку! Но в модельной гамме баварцев есть и городские мотоциклы с в точности таким же двигателем. Кстати, по такой же схеме построен мотор и нашего родного отечественного «Урала». И это не удивительно — за его основу когда-то был взят старый, еще довоенный баварский агрегат.
Вот, добрались и до первой экзотики! Если взять оппозит от BMW и «наклонить» его цилиндры немного вверх, то получится V-образный двухцилиндровый мотор.
Из крупных мотопроизводителей сегодня такие использует только итальянская компания Moto Guzzi. Я не знаю почему, даже не спрашивайте. Традиция, наверное. На мой взгляд у такого мотора только одно единственное преимущество перед оппозитником — за счет повернутых вверх цилиндров он получается немного (но не принципиально) уже. А небольшая ширина — довольно важное качество для мотоцикла. Зато с непривычки можно легко обжечь ногу о раскаленный цилиндр!
Представьте: берем поперечный двигатель от Moto Guzzi и поворачиваем его вдоль мотоцикла, потом сводим цилиндры поближе, уменьшая угол между ними и… Получаем классический харлеевский V-Twin! Мотор на фото, кстати, не чисто харлеевский, а тюнинговый, производства известной компании S&S. Но сути дела это не меняет.
Двухцилиндровыми V-образными двигателями такого типа оснащаются практически все модели от Harley-Davidson! И, кстати, от большинства его прямых конкурентов — тоже. На фото Harley-Davidson Fat Boy (семейство Softail). Его мотор при рабочем объеме 1,6 л. выдает всего 80-85 лошадиных сил. Немного, зато крутящий момент получается как у паровоза. Поэтому американцы и не хотят отказываться от этой, по большому счету устаревшей схемы.
И снова представьте: берем харлеевский V-Twin, немного разводим его цилиндры в стороны и слегка наклоняем вперед. Получаем так называемый L-образный мотор — фамильная черта итальянских мотоциклов Ducati.
Типы мотоциклетных двигателей двигатель, двс, мото, мотоцикл
Мотор, который изображен на верхнем фото, устанавливается на супербайк Ducati 899 Panigale. Это уже не харлеевский допотопный агрегат! При меньшем рабочем объеме — «всего» 898 куб. см. его мощность переваливает за 150 л.с. Правда, под пластиковыми обтекателями здесь не виден сам мотор, поэтому вот вам еще один Ducati с аналогичным двигателем:
Еще не пересытились экзотикой? И правда, чего только не придумают инженеры! Вот, например, они могут взять типичный V-образный мотор, точнее — два мотора, и поставить их рядом, объединив в один. Пугающе выглядит?
А едет еще страшнее! Это четырехцилиндровый V-образный двигатель великого и ужасного Yamaha V-Max. Объем — 1 700 «кубиков» и мощность — 200 лошадей. Только вдумайтесь — двести!
И напоследок, приведу самую, наверное, редкую схему построения мотоциклетного двигателя, которую сегодня использует только один единственный производитель. Это оппозитная… «шестерка», цилиндры которой лежат горизонтально — три вправо и три влево. До такого додумались инженеры компании Honda.
Такой мотор ставится на их знаменитый круизе Honda Gold Wing. Огромный крутящий момент и довольно скромная для такого объема (1800 куб. см.) мощность — 120 л.с. Зато двигатель получился практически плоским и центр тяжести мотоцикла очень низким. За счет этого «Голда» приобрела просто феноменальную устойчивость.
Чуть не забыл. А что же, вы спросите, «почти мотоциклы» — скутеры? Вот, вверху типичный скутеры мотор. Одноцилиндровый с лежащим почти горизонтально и направленным вперед цилиндром.
Двигатели такого типа могут ставиться как на самые простые скутеры, на которых ездят только пионеры и пенсионеры, так и на более продвинутые модели, уважительно именуемые максискутерами (на фото). Как правило, рабочий объем таких моторов начинается от 50 см. куб. и заканчивается где-то в районе 250-ти. Все что больше, обычно (но не всегда) уже двухцилиндровое.
Источник
Всем удачи на дорогах и берегите своих «любимцев».
Четырёхцилиндровые мотоциклы Indian Four
В своё время эти мотоциклы были прогрессивными, но не снискали особой популярности в первую очередь из-за высокой цены. Сейчас «четвёрка» Indian – предмет гордости редкого владельца, будь то музей, частный коллекционер или состоятельный байкер.
История четвертой модели легендарных «Индиан» будет неполной, если не упомянуть о другой марке – Асе, основанной знаменитым в то время инженером Уильямом Хендерсеном. Именно Хендерсон создал мотоцикл с рядным четырёхцилиндровым четырёхтактным двигателем воздушного охлаждения.
Двигатель располагался вдоль рамы. Газораспределительный механизм имел необычную конструкцию – впускной клапан был расположен напротив выпускного. Привод – цепной.
Вот как выглядел этот двигатель.
В 1920-х схема I0E была распространена, у неё было преимущество – прохладная смесь, поступавшая в цилиндр, охлаждала выпускные клапаны, которые часто прогорали от перегрева, так как сталь, для клапанов была тогда не особо жаростойкой и высокопрочной.
Снабженный таким мотором объемом 1.2 литра и мощностью в 30 л.с., мотоцикл Асе разгонялся до 135 км/час (это было в 1920-е, напомню), и успешно показал себя как в спорте, в том числе гонках в горах, так и в поездках на дальние расстояния.
В 1922 –м гонщик Эрвин Джордж Бейкер «Cannon Ball» совершил мотопробег из Калифорнии до Нью-Йорка на мотоцикле Асе. Весь путь он затратил 6 дней, 22 часа и 52 минуты. В то время это был рекорд.
Конструкция мотоцикла претерпела некоторые изменения, которые коснулись в основном мотора. Были усилены клапаны, их пружины стали делать из ванадиевой стали, изменилась система смазки (на Асе надо было вручную периодически смазывать привод впускных клапанов), в цветовую гамму включили родной для Индиан красный цвет и улучшили эргономику. Но это всё было промежуточным решением.
В 1928 году появляется уже основательно обновленный мотоцикл, названный Indian 401.
У этой модели тормоза были уже на всех колёсах (у Асе только на заднем), изменена конструкция передней вилки, появилось новое сцепление, изменился дизайн.
Серьёзная, и в то же время неудачная модернизация мотоцикла была в конце 1935 года. Наконец-то появился новый мотор, вот только он чуть было не погубил «четвёрку».
Выпускные клапаны переместились в верхнюю часть мотора, из-за чего она стала сильно греться. Естественно, перегрев головки блока сказывался и на ногах байкера.
Сменилось место установки карбюратора, а на спортивной модификации их стало два. Indian Four 436 вошел в историю как «перевёрнутый», из-за особенности его ГРМ. Дальнейшее существование этой модели вообще оказалось под вопросом.
Лишь в 1938 –м появляется 438 модель, признанная ценителями лучшей из всех Indian 4.
Выпускные клапаны вновь были внизу. Цилиндры двигателя и головки блока стали спаренными, к тому же, головки стали отливать из алюминиевого сплава.
Производство мотоциклов Indian Four было свёрнуто, когда компания принялась за милитарные заказы.
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.
