3. Двигатели

3. Двигатели

Все встречающиеся сегодня скутеры можно разбить на две большие категории по типу двигателя — двухтактные и четырехтактные. Характерные особенности каждой конкретной модели также обусловлены типом двигателя.

Несмотря на то, что многие производители сейчас экспериментируют с новыми, более экологичными и экономичными типами двигателей и источниками питания для них (электрическими и топливными элементами), распространения данные типы двигателей пока не получили, поэтому выделять их в отдельную категорию еще рано.

У каждого типа двигателя есть свои плюсы и минусы, которые обуславливают их применение на разных типах скутеров. Так, например, в скутерах с малой кубатурой двигателя используются такие преимущества двухтактных двигателей как простота, дешевизна в производстве, высокая удельная мощность.

На большекубатурных моделях применяются в основном четырехтактные двигатели, имеющие ровную мощностную характеристику, большую, по сравнению с двухтактными двигателями, экономичность и меньшую токсичность выхлопа.

Геометрические параметры и основные детали двигателя:

1 — картер; 2 — коленчатый вал; 3 — шатун; 4 — цилиндр; 5 — поршень; 6 — головка цилиндра; 7 — свеча зажигания

Четырехтактный двигатель получил свое название от количества тактов, необходимых для полного прохождения рабочего цикла — впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Впускной цикл начинается в момент, когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ), при закрытых клапанах. При повороте коленчатого вала поршень идет вниз, открывается впускной клапан, смесь засасывается в цилиндр. В момент прохождения поршнем нижней мертвой точки (НМТ) впускной клапан закрывается, ограничивая количество засасываемой в цилиндр бензо-воздушной смеси. Цикл впуска завершен. Коленчатый вал двигателя продолжает вращение, поршень снова идет вверх до ВМТ, сжимая смесь в цилиндре, происходит второй такт — сжатие.

Смесь оказывается сжатой в небольшом пространстве камеры сгорания, она готова к воспламенению искрой свечи зажигания. В этот момент срабатывает свеча, поджигая смесь, что заставляет газы расширяться с огромной силой, действуя на окружающие детали. Поскольку поршень — это единственная часть, которая может двигаться, давление перемещает его вплоть до нижней мертвой точки — это и есть такт рабочего хода.

Теперь необходимо удалить из цилиндра остатки сгоревшей смеси, для этого открывается выпускной клапан, поршень снова движется вверх до ВМТ, выталкивая отработавшие газы наружу, в выхлопную трубу и, далее в глушитель. Когда поршень достигает ВМТ, выпускной клапан закрывается, закончив, таким образом, такт выпуска.

Двухтактный двигатель в соответствии с названием совершает весь свой рабочий цикл за два такта и один оборот коленчатого вала. Первый такт — это всасывание свежей смеси в кривошипную камеру и сжатие смеси, рабочий ход, находящейся в цилиндре, а второй такт — поджигание смеси в камере сгорания, продувка камеры сгорания свежей смесью и выпуск отработавших газов.

Основным конструктивным отличием двухтактного двигателя от четырехтактного является отсутствие клапанов и механизма их привода. Функции клапанов выполняет сам поршень, открывающий и закрывающий соответствующие окна на зеркале цилиндра. Пространство картера под поршнем (кривошипная камера) также используется для газообмена. Еще одно отличие двухтактного двигателя от четырехтактного — это отсутствие смазки деталей двигателя под давлением — масло поступает вместе с бензо-воздушной смесью.

Рабочий процесс в четырехтактном двигателе:

1 — впускной клапан; 2 — свеча зажигания; 3 — выпускной клапан

Масло в двухтактный двигатель попадает из отдельного бачка (раздельная смазка), либо заранее, в определенной пропорции смешивается с топливом в бензобаке. В четырехтактном двигателе масло присутствует в картере и циркулирует отдельно от бензо-воздушной смеси.

Главное преимущество двухтактного двигателя в том, что в нем меньше движущихся частей, он дешевле, рабочий ход происходит при каждом обороте коленчатого вала.

Минус же, по сравнению с «четырьмя тактами» в меньшей экономичности и меньшем ресурсе деталей мотора, что связано со смазкой всех деталей топливной смесью. Масло в этом случае разбавлено бензином и его смазывающая способность гораздо ниже.

В последние годы четырехтактные двигатели стали преобладать не только среди полноразмерной мототехники, но и на 50-кубовых скутерах. Причиной этому — новые стандарты и ограничения по шумности и токсичности выхлопа. В будущем можно прогнозировать полный запрет на производство классических двухтактных карбюраторных двигателей в силу их несоответствия современным требованиям.

Возрождение интереса к двухтактным моторам возможно лишь при использовании принципиально новых технических решений. Например, компания Aprilia совместно с фирмой Orbital разработала систему организации двухтактного рабочего процесса под названием DiTech.

Рабочий процесс в двухтактном двигателе:

1 — автоматический пластинчатый впускной клапан; 2 — впускной канал; 3 —кривошипная камера (картер); 4 — продувочные (или перепускные) каналы (окна); 5 — выпускной канал (окно); 6 — свеча зажигания

В этом двигателе продувка осуществляется чистым водухом, а топливо поступает под высоким давлением через форсунку в головке цилиндра уже после закрытия выпускных окон. Для лучшего распыления бензин подается в струю воздуха, нагнетаемого миниатюрным компрессором. Смазка деталей обеспечивается маслом, подаваемым «электронным» насосом в продувочный воздух. Двигатель получается более сложным, но игра стоит свеч — его экономичность выше, чем даже у четырехтактных конкурентов, а токсичность отвечает всем современным нормам.

Компоновки скутерных двигателей в основном стандартны — один наклонный или горизональный цилиндр, но иногда встречаются и двухцилиндровые рядные, либо V-образные конструкции, как правило объем таких двигателей выше 250 см³.

Двигатели многих современных скутеров имеют систему впрыска, четырех-клапанные головки цилиндров с двумя распределительными валами, для снижения токсичности выхлопа на них устанавливают каталитические нейтрализаторы.

Мощность двигателей серийных 50-кубовых скутеров сегодня находится в пределах 2,5–7 л с. при массе аппарата в 75–100 кг.