Этот вопрос достаточно сложный с технической зрения. Для простоты объяснений принцип работы коленчатого вала будет описан на примере двухцилиндровых моторов в трех наиболее популярных конфигурациях. Это варианты на: 270, 360 и 180 градусов. Изучения основной информации достаточно, чтобы выделить свои закономерности и для моторов с большим количеством цилиндров.
Начать стоит с того, что собой представляет рядная двойка. У такого мотора один блок и одна общая головка блока цилиндров. Последние расположены строго в ряд и направлены в одну сторону. Другие варианты двухцилиндровых моторов – V-twin или оппозит, рассматриваться не будут.
Развал коленвала 360 градусов
В конструкции такого мотора предполагается, что оба поршня одновременно и всё время движутся вверх и вниз. Раньше такой вид развала был распространён достаточно широко. Сейчас он встречается реже, но на современных мотоциклах его можно встретить до сих пор. Например, данную схему работы используют Kawasaki W800 и BMF f800 GS.
Есть и другие разновидности техники, но это самые яркие представители.
Разберемся подробнее, как в таких моторах функционирует зажигание. Процесс начинается со вспышки в первом цилиндре. Цилиндры проворачиваются на 360 градусов. Далее идет вспышка во втором цилиндре. Проворачивание на 360 градусов повторяется, а за ним идёт вспышка в первом цилиндре.
360, 360 и 360 - стандартный интервал для вспышек в данном случае. Эта равномерность оказывает положительное влияние на плавность работы двигателя. При стандартном режиме работы четырехтактного мотора – впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск- на каждые 360 градусов проворачивания коленвала приходится два такта работы двигателя.
Развал в 180 градусов
В этом случае положение поршней такого, что пока первый находится в нижней мёртвой точке, второй - в верхней. То есть, во время работы двигателя поршни всегда идут в противоположном направлении. Современные модели с такой схемой работы это японские Yamaha R3 и Kawasaki ER6. Но подобное устройство двигателя, на данный момент нельзя назвать самым распространённым.
Перейдем к принципу работы. Начинается всё стандартно со вспышки в первом цилиндре. Далее - оборот коленвала на 180 градусов. Когда первый поршень переходит к мёртвой точке снизу, завершив рабочий ход, происходит вспышка во втором цилиндре, находящимся в верхней точке.
Надо помнить, что речь идёт о четырёхтактных моторах. Это означает, что сначала идёт такт выпуска, за ним следует такт впуска и такт сжатия. После этого снова произойдёт вспышка. После второй вспышки проходит 540 градусов. Это три раза по 180. Получается интервал 180-540-180-540. Главное отличие от прошлого варианта в том, что отсутствует равномерность.
Моторы с развалом в 270 градусов
Именно такая конфигурация стала самой распространённой для рядных двоек. Такой развал можно встретить у Honda Africa Twin, у мотоциклов марки Triumph, BMW F900 и многих других современных моделей. Порядок работы описывается следующим образом: Один поршень в верхней мёртвой точке. Второй - на полпути от мёртвой точки внизу к верхней.
И здесь у работы зажигания есть свои особенности. Вспышка в первом цилиндре - начальный этап. После этого происходит вращение коленвала на 270 градусов. Далее вспышка второго цилиндра. Но к этому моменту первый поршень должен пройти ещё половину хода выпуска, то есть 90 градусов, весь впуск – 180 градусов и сжатие еще 180. В общей сумме 450 градусов до получения новой вспышки.
Стандартный интервал для вспышек в данном случае - 270 450 270.
Такой интервал поджига относится к неравномерным процессам. Но он всё равно лучше по сравнению с вариантом развала на 180 градусов.
Какие ещё особенности надо учитывать?
Важно помнить о наличии определённого расстояния между импульсами двигателя. Сами импульсы передаются колесу через систему привода. В процессе может участвовать кардан, ремень или цепь.
Равное расстояние может показаться идеальным, поскольку момент в таком сочетании передаётся плавнее всего. Но здесь есть свои нюансы.
На колесо точно так же транслируются периоды, когда вспышки отсутствуют. Если таких промежутков меньше - мотоциклом становится гораздо проще управлять во время поездок. Тем более это важно, когда речь идёт о критических сценариях. Например, о полной потере сцепления с дорогой. Именно поэтому мотоциклы Harley-Davidson с неравномерными интервалами зажигания долго лидировали на флэт-треке (гонки по грязевому овалу)
Интервал зажигания - важный показатель, но он далеко не единственный. На характер работы двигателя влияют ещё ход поршня, время перекрытия перекрытия клапанов, а также первичная и вторичная балансировка двигателя.
При работе двигателя возникают вибрации первого порядка – прямое следствие движения поршней вниз-вверх внутри цилиндра. Когда мотор работает, поршень постоянно получает ускорение и торможение, так как он движется поочередно в разных направлениях. Сила, создаваемая поршнем не может быть компенсирована коленвалом. Лучше всего с компенсацией таких вибраций справляется другой поршень, движущийся в обратном направлении. За счет чего двигатели с развалом в 180 градусов работают наиболее плавно.
По количеству создаваемых первичных вибраций первое место занимают двигатели с развалом в 360 градусов, так как сонаправленно двигающиеся поршни увеличивают результирующую силу в два раза. Единственный способ погасить эти вибрации – это использовать в конструкции один или два балансирных вала.
Не все так просто, при конструировании двигателя инженерам также приходится учитывать вибрации второго порядка. Они возникают из-за взаимодействия шатуна и поршня. В результате, если размер мотора достаточно велик конструкторам приходится гасить эти вибрации, что ведет к усложнению и увеличению стоимости двигателя.
В результате 270 градусов для коленвала остаются самым удобным вариантом. Количество первичных вибраций легко компенсируется одним балансирным валом, а вторичные вибрации вообще не учитываются. Конструкционные особенности такого мотора позволяют сделать маховик меньшего размера. А это значит, что торможение двигателем будет эффективнее и плавнее. Большинство мотоциклистов пользуются этим приёмом постоянно. Кроме того, пик в таких двигателях достигается на меньших оборотах, если сравнить с аналогами. Поэтому мотоцикл проще использовать как в пределах города, так и в других условиях.
За все время существования мотоциклов большую популярность получили моторы с развалом в 360 градусов. Все дело в том, что их легко было питать одним карбюратором. И сама схема зажигания упрощалась. В настоящее время подобные характеристики перестали быть актуальными, так как большинство мотоциклов работает за счет инжектора.