Что такое двигатель внутреннего сгорания у мотоцикла

Кто изобрел первый мотоцикл

134 года назад, 29 августа 1885 года, немецкий изобретатель Готлиб Даймлер запатентовал первый мотоцикл.

С 1872 года инженер Даймлер работал в фирме Отто над созданием двигателя внутреннего сгорания. Десять лет спустя вместе с коллегой Вильгельмом Майбахом он основал собственную фирму.

К 1885 году двигатель Даймлера прошёл стадию исследований и был готов к использованию. Но нужно было найти подходящую машину для его установки. Решено было использовать для этого обычный велосипед. Своё изобретение Даймлер назвал «Повозка для верховой езды с керосиновым двигателем».

Но хотя он и запатентовал свою идею, создать рабочий образец он так и не собрался. Довести дело до конца взялся сын инженера — Адольф. Получившееся устройство можно назвать скорее «прадедушкой» привычного нам мотоцикла: это был велосипед с деревянной рамой, ременной передачей и бензиновым двигателем мощностью 0,5 л.с. Колёса этого гибрида имели железные ободы и деревянные спицы. Кстати, первым в истории водителем мотоцикла стал Майбах. Прокатившись на изобретении своего друга, которое могло развивать скорость до 12 км/ч, он вернул его Даймлерам со словами: «Это не машина, это костедробилка. Я вас поздравляю!»

Читайте также:

И все же новый вид транспорта оказался довольно удачным и уже в первом своём варианте очень походил на современный мотоцикл, так как основывался на компоновочных принципах, оставшихся незыблемыми до наших дней.

Интересное за неделю

«Парламентская газета» — официальное еженедельное издание Федерального Собрания РФ. Издается с 1997 года. Учредители газеты — Государственная Дума и Совет Федерации РФ. Издание является официальным публикатором федеральных законов, постановлений, актов и других документов Федерального Собрания. «Парламентская газета» имеет пункты печати и представительства в десяти субъектах федерации. Распространяется по подписке и в розницу, в органах исполнительной и представительной власти федерального и регионального уровня, в поездах дальнего следования и «Сапсан», в самолетах ГТК «Россия», «Аэрофлот», а также региональных авиакомпаний.

Сайт «Парламентской газеты» — это оперативные новости и достоверная информация о принимаемых в стране законах и деятельности депутатов и сенаторов. При использовании материалов сайта «Парламентской газеты» активная ссылка на pnp.ru обязательна.

В рубрике «Деловая экспертиза» могут публиковаться материалы на правах рекламы

Проект GUIDO. Начало

Как долго мы этого ждали! Мы наконец-то приступаем к активной фазе строительства нового проекта. В небольшой тизере мы рассказывали о философии нового этапа нашего развития. И теперь мы рады рассказать вам всё более подробно и объяснить что к чему.

Всегда была мечта сделать концепт мотоцикла, который показал бы какую-то новую эволюцию дизайна, формы, технологии или еще чего-то. Еще больше интересовала задача сделать концепт кастомайзинга будущего. Скорее всего даже через 100 лет люди будут собираться в гаражах, брать какие-то лазерные или бластерные станки и делать для себя мотоциклы. Надеемся, что эта культура никогда не умрет. Мы с вами попытаемся помечтать, как же это может выглядеть в ближайшие 100 лет.

Итак, проект GUIDO. Самое интересное же здесь — это название. Мы всегда любим чтобы мотоцикл носил имя. Это достаточно символично, удобно и, в принципе, правильно со всех сторон. Что же такое GUIDO? Мы называем мотоциклы в честь великих людей. Sali был назван в честь Сальвадора Дали, VINCI — в честь Леонардо да Винчи. Теперь мы решили покопаться в истории еще глубже, позвонили нашему знакомому историку в Италию. Итак, наш мотоцикл мы назвали в честь Гвидо Рени. Это достаточно значимая личность в художественной школе. Guido в переводе с итальянского означает «управлять, вести» и всё, что с этим связано. Это очень символично, потому что мотоциклом нужно управлять, управлять своей судьбой, управлять своим будущим. Поэтому данное имя как никакое другое легло в концепцию того, что мы хотим сделать.

Это должен быть концептуальный мотоцикл. Он должен передать некую идеологию будущего. Это должно быть произведение искусства и восприниматься как произведение искусства. Это должен быть мотоцикл, который будет символом перехода в другую реальность. В последнее время активно развиваются электробайки, и поэтому, естественно, концепт будущего мы не можем сделать на двигателе внутреннего сгорания. Естественно, это будет электрический мотоцикл. Мы хотим предложить новую концепцию, новое видение того, как же все таки можно уйти от двигателя внутреннего сгорания. Следовательно, основной проблематикой дизайна будет заставить вас не смотреть на то, что в мотоцикле нет двигателя.

Да, мотоцикл будет электрический, но мы не будем сильно заморачиваться на внутренней начинке и использовать сверхновые технологии, какие-то новые двигатели или еще что-то. У нас на самом деле нет на это времени и нецелесообразно в этом проекте. Поэтом, мы ставим туда электричество, оно будет простое и примитивное. Просим вас не зацикливаться на этом, а всего лишь помечтать, что в дальнейшем у нас с вами будет самые мощные компактные моторы, отличные аккумуляторы, и мы сможем с этим всем делать всё что угодно. Сейчас наша основная задача — дать вам некий концепт: как это могло бы выглядеть так, чтобы это никого не отвращало.

Перейдем подробнее к технической части и дизайну. Первое, чем будем вас удивлять, это огромная покрышка тридцатого диаметра. Мы не хотим быть похожими на современных гангстеров. Наоборот хотим сделать некое благородство, показать вам, что такие вещи могут служить очень хорошим элементом современного дизайна. Естественно, в создании концепта нам помогут современные технологии. Поэтому обязательно будем делать 3D-колесо. Конечно через 50–100 лет будут намного более развитые технологии, но сейчас будем использовать то, что у нас есть под рукой. Огромная заготовка уже на следующей неделе пойдет в обработку.

Потихонечку собирается стапель, формируются рамы, согнуты трубы по чертежам. Собирается, фрезеруется сам стапель. Внутри рамы алюминиевая конструкция, единственной особенностью которой является то, что она будет достаточно узкая. Поэтому потребуется множество пространственных элементов жёсткости. Об этом поговорим чуть позже, когда перейдем непосредственно к производству рамы.

А все началось с колеса, с увиденной концепции одного всем известного автомобиля. Зацепила мысль о полузакрытом колесе. Как это можно реализовать на мотоцикле? Родилась концепция передней вилки, от которой все дальше и стартануло. Чтобы закрыть переднее колесо нужно создать узкую закрытую вилку, что вызывает сложность перехода к телу. А если это будет одно узкое тело, в которое не нужно будет вставлять двигатель и широкую раму, то эта концепция отлично ложится.

Переднее колесо будет закрыто на две трети, вилка будет закрытой. У нее внутри очень сложное устройство, так как все это должно работать, амортизироваться, подниматься. Будет красивый элегантный кузов, который будет обыгрывать всю эту концепцию. Об этом подробнее поговорим позже, когда будем делать раму и кузов. Все эти этапы вы сможете увидеть. Основная же концепция начиналась с этого колеса.

Сердце Indian – американский V-twin

Если задать вопрос: «Что в мотоцикле/автомобиле главное?», – то в 90% случаев мы получим ответ: «Двигатель». И этот ответ будет самым уместным, несмотря на важность остальных составляющих транспортного средства. Ведь именно двигатель превратил велосипед в мотоцикл, а повозку в автомобиль. А так как мотоциклы Indian c 1907 года комплектуются V-образными силовыми агрегатами, то о нем и пойдет речь.

Самое удачное решение

Идея V-образного двухцилиндрового двигателя является практически ровесницей самого мотоцикла. И доказательством ее разумности служит уже тот факт, что она до сих пор жива.

Но давайте для начала уясним, что это такое.

Название V-twin отражает конфигурацию двигателя, то есть, способ расположения цилиндров относительно друг друга. Вопрос о конфигурации встал, когда мощности одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания стало категорически не хватать (а для мотолюбителей, как известно, мощности никогда не бывает много). И вместо того, чтобы увеличивать до гигантских размеров единственный цилиндр, которому и места не находилось в раме почти велосипедного вида (хотя встречались и такие умельцы), был найден способ получше: увеличить число цилиндров.

Но даже два цилиндра можно расположить тремя разными способами: параллельно в один ряд, друг напротив друга или под углом (в виде буквы «V»). И соответственно расположению цилиндров двигатель будет называться рядным, оппозитным или V-образным (V-twin). Популярность третьего способа объясняется просто: такая схема делает мотор максимально компактным, особенно по ширине, что было важным аспектом для конструкторов того времени. Кроме того, он отлично вписался в геометрию мотоциклетной рамы.

Почему V-твин?

Первый в истории V-twin с двумя цилиндрами разработал и запатентовал в 1889 году немецкий конструктор Вильгельм Майбах, работавший в компании Готлиба Даймлера. Серийная же «двойка» Indian вышла в свет в 1907 году и с тех пор прочно закрепилась между колес практически всех моделей марки. А через два года такую конфигурацию двигателей стали использовать и Harley-Davidson. Таким образом, V-образная схема уже тогда дала повод считать ее «американской», что подкреплялось не самым восторженным отношением к ней у европейцев: там она считалась годной лишь для того, чтобы …возить люльку. К примеру, в знаменитой гонке «Tourist Trophy» («Турист Трофи»), проходившей в 1907 году на острове Мэн (Британия), мотоциклы разделили на два класса – 1-цилиндровые и 2-цилиндровые – именно потому, что первые считались заведомо быстрее! Собственно, итоги соревнований эту установку не опровергли: победитель на 1-цилиндровом агрегате выдал среднюю скорость 61,5 км/ч, а лучший гонщик на 2-цилиндровом – о всего 58,2 км/ч. Но, согласитесь, разница небольшая.

Откуда же возникло такое обидное для ценителей V-twin отношение? Небезосновательно предположение, что виной тому сама посадка пилота. В Европе мотоциклом управляли, сидя вертикально и немного наклонившись вперед, а это удобно только при короткой раме. В США же на байке сидели в свободной «ковбойской» позе, слегка откинувшись назад и выставив вперед ноги, а руль с нарочито вытянутыми назад рукоятками служил чем-то вроде поводьев. Такая посадка комфортна только при несколько удлиненной раме, которая необходима для установки V-твина. Преимущества V-образной «двойки» американцы доказали в 1911 году на той же самой гонке, где заводская команда Indian в буквальном смысле разгромила всех, взяв первые три места. Ну и количество рекордов, поставленных в дальнейшем на V-твинах, не оставляет сомнений в их преимуществах.

Современные V-твины Indian

Но вернемся к его конструкции. Не последнее значение имеет угол расположения цилиндров относительно друг друга. Экспериментов с углом развала было немало: его величина варьировалась в очень широком диапазоне, буквально от 10 до 160 градусов. В результате конструкторы нашли наиболее удачные варианты: 45°, 60° и 90° с небольшими отклонениями. Они и пользуются популярностью в современных V-образных агрегатах.

Для своих мотоциклов, выпускающихся с момента возрождения компании (с 2011 года), Indian Motorcycle разработала несколько моторов. Это 1000-кубовый и 1133-кубовый V-твины, Thunder Stroke 111, Thunder Stroke 116 и PowerPlus.

Чем они отличаются друг от друга? Помимо объема цилиндров и угла их развала, важным аспектом является способ охлаждения – воздушный или жидкостный, – от которого зависят некоторые качества. Главное преимущество V-твинов с воздушным способом охлаждения заключается в простоте его конструкции и, соответственно, обслуживания. А недостатки – в более узком рабочем диапазоне, чем у жидкостного, большей вибрации, и меньшей степени охлаждения заднего цилиндра.

Жидкостные двигатели обладают своими плюсами: широким рабочим диапазоном, высочайшей мощностью и крутящим моментом, компактностью конструкции. Минусами можно назвать, пожалуй, лишь сложность, делающую обслуживание более дорогим.

Воздушным охлаждением и углом развала 49 градусов обладают моторы Thunder Stroke, все остальные современные агрегаты Indian имеют жидкостное охлаждение и угол 60 градусов.

Итак, за 120 лет существования V-твины не просто не потеряли актуальность, но, судя по всему, их настоящая история только начинается. Indian Motorcycle умножает их главные достоинства – компактность и тягу – на инновационные технологии, и получает мощные, надежные и послушные агрегаты, раскрывающиеся во всей красе на классических тяжеловесах. А их бархатистый «рык» так ублажает слух, что рядные двигатели, несмотря на иную конструкцию, стараются звучать хотя бы немного похоже.

Что такое двигатель внутреннего сгорания у мотоцикла

• МАГАЗИНЫ

• МОТО
• ОХОТА И РЫБАЛКА
• ЭЛЕКТРОТРАСПОРТ

Бензин остается основным топливом автомобилей и мотоциклов. Но что это?

Самое старое определение — чисто практическое. Самым простым способом разделения сырой нефти на полезные продукты, такие как бензин, керосин, мазут и смазочное масло, была его дистилляция. Сырая нефть подавалась в нагретый чан на дне высокой металлической башни. При подаче тепла сырая нефть кипела и испарялась, конденсируясь на поверхностях при различных температурах, указанных выше. Жидкость, которая кипела в диапазоне примерно от 90 до 410 градусов по Фаренгейту, называлась бензином. Название этого процесса — фракционная перегонка.

В первые дни нефтяной промышленности ходовыми товарами были керосин для освещения и смазочные масла. Газообразные и бензиновые фракции были расценены как опасные, поскольку они легко образовывали взрывоопасные смеси с воздухом, поэтому они либо «сгорали», либо сливались в реки.

Установка двигателя внутреннего сгорания на колеса

Как собрался паззл

Физически бензин, как и сама сырая нефть, состоит из молекул углеводородов сотен различных структур. Некоторые из них представляют собой длинные цепочки атомов углерода, каждая из которых связана с одним или несколькими атомами водорода.

Некоторые из них — разветвленные углеродные цепи, а другие имеют кольцевую структуру. Такие цепи или кольца содержат в бензине от пяти до восьми атомов углерода в каждой.

Простейшим углеводородом является метан — один атом углерода связан с четырьмя атомами водорода — и составляет большую часть природного газа, материал в настоящее время производится спорным процессом «фракционирования». По мере увеличения числа атомов углерода на молекулу углеводорода его способность к испарению — его летучесть — уменьшается.

Чтобы создать практичный двигатель, необходимо создать устройство для смешивания топлива и воздуха в желаемом соотношении.

При разложении под воздействием тепла в пламени атомы водорода и углерода могут свободно соединяться с кислородом воздуха, выделяя тепло в процессе образования низкоэнергетических соединений — углекислого газа и воды.

Правильное соотношение

Для полного сгорания — каждый атом углерода, соединяющийся с двумя атомами кислорода с образованием диоксида углерода, и каждая пара атомов водорода, соединяющихся с одним кислородом с образованием воды — требуется соотношение 14 частей воздуха к одной части топлива. Для максимального выделения тепла требуется чуть больше 12,5 частей воздуха на одну часть топлива. Со временем было обнаружено, что электрические искры могут воспламенить топливно-воздушные смеси только в диапазоне от 10:1 (обогащенный) до 18:1 (обедненный).

Карбюраторы

Чтобы создать практичный двигатель, необходимо создать устройство для смешивания топлива и воздуха в желаемом соотношении. Первым из них был испарительный карбюраторный. Когда воздух проходил к воздухозаборнику двигателя через воздуховод, он направлялся через фитиль, пропитанный бензином. Поскольку для испарения жидкости требуется тепло, испаритель должен был быть нагрет для устойчивой работы. Самый простой способ сделать это — использовать выхлопные газы — очень осторожно.

Майбах в Европе и Оскар Хедстрем в США разработали распылительные карбюраторы, которые используют частичный вакуум протекающего воздуха, чтобы втянуть поток или распыленное топливо из отверстия в воздушный поток.

По мере развития двигателя внутреннего сгорания возникали более практичные соображения. В топливе не должно было быть воды, камеди и соединений серы, которые были коррозийными. Он должен был быть достаточно летучим, чтобы испариться к моменту возгорания. Он не может содержать компоненты с более высокой молекулярной массой, которые будут конденсироваться на стенке цилиндра и попадать в картер двигателя, разбавляя смазочное масло. Он не должен быть настолько изменчивым, чтобы закипать в теплую погоду в топливопроводах или карбюраторе (блокировка пара).

Получение большего количества бензина с каждого галлона сырья

До 25 процентов сырой нефти может быть извлечено в виде бензина путем фракционной перегонки, но к 1912 году транспортным средствам, работающим на двигателях с микросхемой, требовалось больше бензина, чем могло быть извлечено таким образом из нефти.

Первой попыткой преобразования более тяжелых фракций в бензин был термический крекинг; нагревание этих более тяжелых фракций в отсутствие воздуха «раскалывает» более крупные молекулы на более мелкие. Этот процесс требовал очень высокой температуры и был довольно рискованным.

Процесс был улучшен за счет использования катализаторов, позволяющих расщеплять большие молекулы при более низкой температуре.

Катализатором часто является атом тяжелого металла, такой как платина, чье мощное электрическое поле на мгновение деформирует интересующую молекулу настолько, что она изменяется желаемым образом. Измененный продукт, уже не так сильно привязанный к катализатору, отделяется.

Стук от сгорания

Первопроходцы двигателей внутреннего сгорания стремились увеличить крутящий момент и эффективность двигателя путем повышения степени сжатия, но когда компрессия была увеличена до уровня выше примерно 3,5:1, издавались странные стуки, и продолжительная работа в этом состоянии приводила к перегреву и повреждению деталей.