К прочности, жесткости и износоустойчивости цилиндров предъявляются повышенные требования, поскольку в них в процессе работы развиваются высокие давление и температура, а также возникают большие силы трения на соприкасающихся поверхностях поршней и цилиндров.

Материал, из которого изготовляется цилиндр, а также форма и число ребер охлаждения должны обеспечить интенсивный отвод тепла, чтобы исключить перегрев двигателя, приводящий к ненормальной работе и потере мощности.

Долгое время цилиндры отливали целиком из специального чугуна. Но на современном уровне он не может удовлетворить конструкторов, так как слишком утяжеляет двигатель и не обеспечивает охлаждения при возросших мощностях.

Поэтому сейчас практически везде цилиндры делают «слоеными»: гильза отливается из высокопрочного износостойкого чугуна, а рубашка — из алюминия. Так сделаны цилиндры двигателей на мотоциклах «Иж», «Восход», «Ява» и многих других.

Как уже отмечалось выше, на конструкции цилиндров решающим образом сказывается характер рабочего процесса. В четырехтактных двигателях цилиндры предельно простые, гладкие. (Вспомните: газораспределением «заведует» специальный механизм.) На двухтактных — напротив. Головка очень простая, а цилиндр, который является и одним из элементов газораспределения, имеет сложную конструкцию с системой окон и каналов.

Внутренняя поверхность цилиндра, по которой скользит поршень (зеркало), шлифуется до высокой степени чистоты.

Существуют две основные системы газораспределения четырех-актных двигателей: нижне- и верхнеклапанная. При первой распределительный вал с кулачками находится в блоке (картере) двигателя и непосредственно на профили кулачков опираются длинные толкатели клапанов. На современных быстроходных двигателях эта конструкция не применяется, поскольку клапаны имеют знaчитeльнyю массу, инерцию и не обеспечивают четкой работы двигателя. Широкое распространение получило верхнеклапанное газораспределение, при котором клапаны с короткими стержнями находятся в головке, где размещены и управляющие ими кулачки.

Рис. 1. Кривошипно-шатунный механизм:
1 — головка цилиндра; 2 — поршневое кольцо; 3 — цилиндр; 4 — поршневой палец; 5 — поршень; 6 — шатун; 7 — подшипник; 8 — картер; 9 — коленчатый вал

Рис. 2. Цилиндр двухтактного двигателя:
1 — впускной канал; 2 — выпускной патрубок; 3 — перепускной (продувочный) канал (справа показана схема продувки)

Рис. 3. Цилиндр, прокладка и головка цилиндра четырехтактного двигателя с нижними клапанами:
1 — клапанная коробка цилиндра; 2 — цилиндр; 3 — седло клапана; 4 — прокладка; 5 — головка цилиндра; 6 — рабочая поверхность цилиндра (зеркало)

Головка цилиндра. Внутренняя полость ее образует камеру сгорания, в которой имеется отверстие для свечи зажигания. Головка отливается из алюминиевого сплава и имеет развитое оребрение для отвода тепла. По форме бывает сферическая и Г-образная.

Для герметизации стыка между головкой и цилиндром прежде, на всех мотоциклах устанавливались прокладки. Сейчас они ставятся лишь на четырехтактных двигателях. На двухтактных, где головка очень простая и потому достаточно жесткая, уплотнение достигается хорошей обработкой поверхностей соприкосновения.

Поршень воспринимает нагрузки от давления газов и передает их через палец шатуну во время рабочего хода, а в двухтактном двигателе также выполняет функции клапанов при вспомогательных тактах (впуск, сжатие, выпуск).

Поршень состоит из головки и юбки. Верхняя плоскость головки (днище) ограничивает рабочую полость цилиндра и непосредственно воспринимает давление газов. В головке поршня имеются канавки для поршневых колец.

Поршневые компрессионные кольца уплотняют зазор между поршнем и цилиндром. Они изготавливаются из специального чугуна и для упругости имеют разрез (замок) с зазором 0,2—0,5 мм.

Рис. 4. Виды камер сгорания:
а — сферическая; б — Г-образная

Рис. 5. Поршень и поршневые кольца:
а — поршень с выпуклым днищем; б — с плоским; в — поршневые кольца; г — типы замков; 1 — поршневые кольца; 2 — днище; 3 — головка? 4 — поршневой палец; 5 — стопорное кольцо; 6 — юбка; 7 — бобышка; 8 — шатун; 9 — компрессионное кольцо; 10 — маслосъемное кольцо

У четырехтактных двигателей ставят еще маслосъемные кольца для снятия излишка масла со стенок цилиндра. При установке на поршень компрессионные кольца четырехтактного двигателя должны быть повернуты замками в разные стороны для уменьшения пропуска газов.

В двухтактном двигателе кольцо фиксируется на поршне в строго определенном положении специальным штифтом, который не дает возможности повернуться кольцу, предохраняя его таким образом от неизбежного западания в одно из окон и от дальнейшей поломки. Юбка, соприкасаясь со стенками цилиндра, направляет движение поршня. В средней части поршня имеются приливы-бобышки — для установки поршневого пальца, шарнирно соединяющего поршень с верхней головкой шатуна. Осевому перемещению пальца препятствует стопорное кольцо.

Шатун служит для передачи усилия от поршня кривошипу. Чаще всего это стальной стержень двутаврового или эллиптического сечения. Малая головка шатуна соединяется с поршневым пальцем (чаще всего через бронзовую втулку, но иногда и через игольчатый подшипник), а большая — с кривошипным пальцем коленчатого вала (чаще всего с помощью роликового подшипника, но иногда и подшипника скольжения).

Рис. 9. Шатуны:
а — с неразъемной нижней головкой; б — с разъемной нижней головкой; 1 —верхняя головка; 2 — бронзовая втулка; 3 — стержень; 4 — нижняя головка; 5 — сепаратор

Рис. 10. Коленчатые валы мотоциклов:
а — «Урал», К-750; б — «Днепр»; 1—коренная шейка; 2 — задняя щека; 3 — средняя щека; 4 — шатун; 5 — ведущая шестерня распределения; 6 — маслоуловитель; 7 — передняя щека; 8—роликовый подшипник; 9 — шатунная шейка (палец кривошипа); 10 — разъемный шатун; 11 — вкладыш

Коленчатый вал воспринимает усилия от поршня через шатун, преобразует их в крутящий момент и передает на трансмиссию. Эти усилия передаются с помощью кривошипа, который состоит из кривошипного пальца (шатунной шейки, охватываемой головкой шатуна), двух щек с противовесами и двух коренных пальцев или шеек, на которых кривошип вращается в подшипниках. У двухтактных двигателей шатунная шейка или щеки с двух сторон ее образуют своего рода маховик, который обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала, облегчает пуск двигателя и трогание с места за счет накопленной при вращении кинетической энергии.

Коленчатый вал двухцилиндрового двигателя Кж-ЮЗ состоит из двух валов, соединенных выносным маховиком. Коленчатый вал четырехтактных двухцилиндровых двигателей имеет два колена, расположенных в одной плоскости под углом 180°, и состоит из двух Цапф с коренными шейками. Коленчатый вал установлен на подшипниках в картере двигателя.

Маховик обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала, облегчает раскручивание его, помогает преодолевать сопротивление сжатию в цилиндре во время пуска двигателя.

В двухтактных двигателях маховик—составная часть коленчатого вала, в четырехтактных отечественных — это чугунный Диск, в котором размещается сцепление.

Картер — основание, на котором крепят все основные детали двигателя. Картер изготовляют из алюминиевого сплава. Пространство картера, в котором вращаются щеки коленчатого вала и шатун, называется кривошипной камерой.

Кривошипная камера четырехтактного двигателя сообщается с атмосферой, о чем подробно будет сказано ниже.

В двухтактном же двигателе, как уже отмечалось, кривошипная камера герметична, поскольку является своего рода насосом, где происходит предварительное сжатие свежей смеси и откуда она затем перепускается в надпоршневое пространство.

Двухтактные двигатели имеют общий картер с коробкой передач и сцеплением. Как правило, картер состоит из двух половин с разъемом в продольной вертикальной плоскости.

Рис. 11. Картер двухтактного двигателя:
1 — отсек коробки передач; 2 — отсек кривошипной камеры; 3 — продувочные каналы картера; 4 — правая половина картера

У четырехтактного двигателя в передней части картера находится йоробка распределительных шестерен: в верхней части — расположен распределительный (кулачковый) вал, закрепленный подшипниками. Снизу картер закрыт штампованной крышкой — поддоном. Между картером и поддоном установлена прокладка.

Во время работы двигателя часть рабочей смеси и отработавших газов прорывается в картер через зазоры и неплотности поршневых колец. Кроме того, при движении поршня к нижней мертвой точке объем картера уменьшается, находящиеся в полости картера газы сжимаются и под их давлением масло может выжиматься наружу через соединения картера с крышками и сальники. Чтобы этого избежать, применена принудительная вентиляция картера. Для соединения внутренней полости его с атмосферой при движении поршня вниз и изоляции ее от атмосферы при движении поршня вверх предназначен сапун, который устанавливается в центральном отверстии крышки распределительной коробки. При избыточном давлении пружинка клапана сапуна сжимается и сапун пропускает газы в атмосферу.

В кривошипно-шатунном механизме могут возникать неисправности из-за образования нагара и износа деталей механизма. В таких случаях появляются посторонние шумы и стуки. Может произойти заедание поршня из-за перегрева двигателя, падение мощности двигателя из-за износа поршней, поршневых колец, пальцев.

Кривошипно-шатунный механизм нуждается в постоянном техническом обслуживании. При ежедневном осмотре необходимо очищать картер цилиндра и головки от грязи и пыли, поскольку они ухудшают охлаждение двигателя. Периодически необходимо подтягивать гайки крепления головки, крышек картера, следить за отсутствием подтеканий и подсосов воздуха в соединениях. Периодически по графику очищать камеру сгорания от нагара.

При износе колец и поршней номинальных размеров их заменяют на ремонтные. Цилиндр при большом износе растачивается и шлифуется под поршень ремонтного размера.

Может произойти также закоксовывание поршневых колец в канавках поршня вследствие отложения нагара и смолистых веществ, содержащихся в топливе. Удаляют нагар обломком старого кольца либо острым шабером. Нагар предварительно размягчается смесью керосина и денатурированного спирта или бензином.