7. МОТОЦИКЛЫ ПОЧЕТНОГО ЭСКОРТА СССР (обещанные ответы на вопросы)

Ответ на ваши вопросы, надеюсь, простыми словами:

1) информация по двигателям проекта «Эскорт 78» и мотоцикла «Дніпро 158-02»;
2) альтернативная разработка маслосистемы для коленвала на вкладышах.

1. Прототипы двигателя проекта «Эскорт 78» и он сам, КМЗ-8.153.901

Сначала немного истории.
1948 год. Киевский мотозавод осваивает производство, по сути, мотовелосипеда К1Б «Киевлянин» (до 2 мировой войны это Wanderer 1Sp, рoс. «Путник»), с мотором рабочим объемом 98 см³ фирм «JLO» или «Fichtel und Sachs») и создает мотокоманду под руководством тренера П.Вшевкова, спортсмены которой соревнуются на заводских изделиях [http://mopedmuseum.ru/history/kmz-k1a/], как мотоциклах с рабочим объемом двигателя до 100 см³, в основном, на мотокроссах и линейных шоссейных гонках.
1954 год. После освоения производства мотоциклов М-72 мотоспорт у молодых работников КМЗ уже самый популярный. Заводские экипажи мотоциклов создают спортивные их модификации, становятся на них лидерами республиканских и серьезными соперниками разнообразных всесоюзных соревнований на мотоциклах с коляскою класса 750 см³.
1972 год. На Киевском мотозаводе приказом министра автопрома СССР создают лабораторию испытаний спортивных мотоциклов и лучшие мотогонщики-любители КМЗ (из желающих) стают профессиональными испытателями, а начальник сборочного цеха В.Соловьев - инженером-испытателем бюро испытаний спортивных мотоциклов ОГК (отдела главного конструктора). Испытатели есть, но уже конструкции мотоциклов дорожных и (современных) спортивных «две большие разницы», а подразделения конструкторов для разработки модификаций серийных изделий для спорта приказ министра автопрома не предусмотрел. У так званого спец КБ ОГК КМЗ своя головная боль: разработка модификации мотоциклов «Днепр» МТ-9 для эскорта, ведение серийного производства техники для ВПК, руководство ДОСААФом, ДНД (добровольной народной дружиной) и, конечно, прорывы. И в результате мотогонщики регулярно тренируются и соревнуются испытанием экипажами мотоциклов «своих» конструкций. Не меньше трети численности работников экспериментального участка ОГК бывшие мотогонщики. Они все умельцы и некоторые из них охотно дают советы по конструкции того или иного спортивного мотоцикла.
Некоторые КБ-разработчики агрегатов мотоциклов ОГК воспользовались предоставленной возможностью ускоренных испытаний проектируемых ими агрегатов и, в результате их разработки стали непременными составляющими спортивных машин: усиленные главная и карданная передачи, прямоспицевые колеса, разнообразные (кроссовая, шоссейно-кольцевые пяти- и шестиступенчатая) коробки передач, верхнеклапанный мотор.
1974 год. Киевский мотозавод производит серийно два разных по конструкции двухцилиндровых оппозитных бензиновых моторов воздушного охлаждения: нижнеклапанный 750М01 и верхнеклапанный МТ-801 с номинальной мощностью, соответственно, 26 и 32 л.с. У двигателе 750М01установлен традиционный для мотоциклостроения стальной сборный коленчатый вал, рис.1.1 и цельные шатуны, кривошипные подшипники которых – подшипники качения.

Рис.1. Коленчатые валы оппозитных моторов мотоциклов и гоночной мотолодки (5, половина 4-х цилиндрового)

Конструкцию эту спроектировали немцы, у 1938 году она еще была в серийном производстве фирмы BMW, а в 1941 (или 1942) году ее начали изготавливать в СССР. У верхнеклапанного двигателя МТ-801 совершенно иной тип КШМ (кривошипно-шатунного механизма): цельнолитой из чугуна коленчатый вал, рис.1.2, и разборные по кривошипной головке шатуны с вкладышами мотора автомобиля «Москвич-407».
Спроектировали их конструктора СКБ Киевского мотозавода, в 1967 году завод изготовил 60 двигателей МТ-801 с такими КШМ, а в 1968 году начал их серийное производство. Характерной особенностью этих моторов является то, что их КШМ с неполноопорными коленчатыми валами, несмотря на оговоренные принципиальное и конструктивное различие, остаются наиболее напряженным узлом, исключающим возможность дальнейшей форсировки данных двигателей. Повышение их мощности до 40-45 л.с. приводит к тому, что:
- сборные коленчатые валы проворачиваются по прессовым сопряжениям кривошипных пальцев со средней щекой;
- цельные коленчатые валы ломаются. Излом обычно происходит по галтеле между шатунной шейкой и средней щекой, рис.2. Характер усталостных разрушений этих валов свидетельствует, что превалирующей нагрузкой, обуславливающей их поломку, является изгиб.

Рис.2.Поломка коленчатого вала мотора МТ-801

Ирбитский мотозавод (ИМЗ) в начале 70-х годов провел работы по совершенствованию оппозитного двигателя со сборным коленчатым валом [«За рулем» 12/1971. Халтурин А. Новый ирбитский]. Надежность и долговечность модернизированного мотора ирбитского была повышена созданием и установкой подшипника 864708ДМ для кривошипной головки шатуна с меньшим (5 вместо 7 мм) диаметром ролика, увеличением диаметра кривошипного пальца (с 36 до 40 мм), рис1.3, и применением в качестве основного масляного фильтра сменного бумажного элемента, расположенного в нижней части крышки механизма распределения [Коновалов В.С. Система смазки четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. АС СССР №261820, МПК F01 M, 1970]. Однако форсировка двигателя до уровня 40-45 л.с. сопровождалась теми же разрушениями, что и у исходного сборного кривошипа-ветерана.
Положительной особенностью сборных коленчатых валов, объясняющих их традиционно широкое применение на мотоциклетних моторах, является то, что неразъемные шатуны позволяют выполнить картер мотора компактным, легким, простым и жестким. Так, у двигателей с идентичным туннельным картером ход поршня при цельном валу и сборных шатунах 68 мм, в то время как со сборным валом и цельными шатунами может быть на 10 мм больше. Эти соображения, а также регламент спортивной техники: класс до 750 см3,- определили то, что спортивные двигатели КМЗ выполняли со сборным коленчатым валом, рис.1.4. Нагрузочная способность этого вала была повышена уменьшением количества посадок, передающих крутящий момент: кривошипные пальцы выполнены за одно целое с цапфамим,- и увеличением в 1,5 раза площади прессового сопряжения кривошипных пальцев со средней щекой (такое улучшение позволил картер мотора МТ-801и мы серийное производство отливки такого картера использовали для получения заготовки (отливки) картера мотора 750СК01 для мотокросса. В новом КШМ вместо устаревшей (еще довоенной) конструкции роликовых подшипников моторов 7101 и 7201 мотоциклов R-71 и М-72 мы установили новые подшипники ("ирбитские") и палец на цапфе сделали ступенчатым. Однако у спортивных моторов с таким КШМ произошло заклинивание кривошипного подшипника (правого, заднего) шатуна. Штатные специалисты КМЗ по моторам поставили диагноз: из-за высокой частоты вращения в заднюю шейку из-за центробежной силы к подшипнику поступает недостаточное количество масла. Мы учли это и предложили так усовершенствовать систему смазки спортивного мотора, рис.3.

Рис.3.Узел подвода масла к подшипникам коленчатого вала оппозитного ДВС, выполненный в виде каналов в шатунных шейках, последовательно соединенных через канал в щеке:
1-канал, 2-коренная шейка, 3-цапфа передняя, 4 и 5-каналы, 6-шатунная шейка, 7-обводной канал, 8-щека6, 9-канал в задней шатунной шейке 10, 11-цапфа задняя, 12-ось вращения КШМ, 13-отверстия выхода масла к шатунным подшипникам.

На продольном разрезе, рис.4, (уже мотора КМЗ-8.153.901эскортного мотоцикла «Днепр 14.9») и рис. 1.4 показано, как мы усовершенствовали всю систему смазки спортивных моторов: маслоприемник переместили в центр поддона, увеличили на 4 мм высоту шестерен насоса, расширили впускной канал и снизили сопротивление подвода масла к насосу и от насоса к коленчатому валу, а также из вала к центрифуге и ввода от центрифуги в коленчатый вал, крышки новой центрифуги скрепили по периферии 6 болтами, а канал в щеке коленчатого вала сверлениями, рис.1.4, наметили по дуге окружности с центром на оси его вращения. На рис.1.4 мы нанесли красную линию постоянного давления (изобару), при перемещении масла по которой центробежная сила от вращения вала не оказывает ему сопротивления (теоретически). Изготовили действующий макет системы смазки, назвали его «типа–кросс», испытания подтвердили правильность анализа и расчёта системы, а диаметрами отверстий выхода масла из полостей кривошипов в коленчатом валу к роликам подшипников сделали эти расходы в передней и задней шейках шатунов КШМ примерно одинаковыми. На моторе для мотокросса 750СК01 получили мощность 62 л.с. при частоте вращения коленчатого вала 7200/мин. Моторы исправно служили мотогонщикам, заклинивания шатуна правого цилиндра не было.

Рис.4.Подача масла в переднюю шатунную шейку мотора КМЗ-8.153.901
эскортного мотоцикла «Днепр-14.9»

1976 год. Из-за фиаско с созданием специально для эскорта четырехцилиндрового двигателя спортивный мотор 750СК01 "модернизировали" и применили в качестве двигателя мотоцикла проекта «Эскорт 78», дефорсируя его до мощности 50 л.с. при частоте вращения вала 6200-6500/мин. Вместо магнето установили генератор, «серийную» батарейную систему зажигания и «улучшили» систему смазки: увеличили еще на 4 мм высоту шестерен маслонасоса, изменили форму деталей центрифуги из-за другой геометрии внутренней полости под крышкой распределения эскортного мотора, оставили без изменений схему и конструкцию подвода масла к передней шатунной шейки, рис.4, на задней шатунной шейке переместили отверстия выхода масла к подшипнику в радиальную плоскость, убрали пробку в масляной полости [https://www.youtube.com/watch?v=26TaBf6SZD8], установили маслоуловитель от мотора К-750М01 и сделали аналогичный ему подвод масла к заднему шатунному подшипнику. Масло к маслоуловителю от маслонасоса подвели сверлениями у выполненых приливах и бонках картера мотора. Поперечные разрезы эскортного двигателя КМЗ-8.153.901 представлены на рис 5. Штатные мотористы КМЗ не заметили и на одном из разрезов мотора пририсовали только маслоуловитель, а изображение центрифуги оставили таким, каким оно было на общем виде спортивных моторов (см. в красном прямоугольнике).


Рис.5.Поперечные разрезы мотора КМЗ-8.153.901
эскортного мотоцикла «Днепр-14.9»

Чудили штатные мотористы КМЗ и в тексте инструкций по эксплуатации эскортных мотоциклов «Днепр 14.9» 1978 и 1984 года производств. В обоих инструкциях:
1."Необходимо помнить, что после пуска холодного двигателя (температура окружающего воздуха ниже 0 град) нельзя давать ему большие обороты. Это может привести к выдавливанию прокладки центрифуги и масло к шатунным подшипникам поступать не будет".
В серийном моторе МТ-801 такое бывало, ибо крышка центрифуги закреплена одним центральным болтом, а в спортивных прототипах и эскортном крышки центрифуги соединены 6-ю расположенными по периферии болтами и такого быть не может.
В инструкции, правда, только 1978 года: написано: 2."После запуска двигателя контрольная лампа зарядки аккумулятора и лампа аварийного давления масла гаснут*," но в "Примечание: *В связи с применением на двигателе открытой системы смазки на оборотах до 2000 об/мин допускается мигание или горение контрольной лампочки аварийного давления масла",- горение красной лампочки «специалисты» уже разрешали.
Мотор КМЗ-8.153.901 описан в очерке (2.1.1.Модель «Днепр» МТ-12.9» https://oppozit.ru/article103340.html), умному достаточно, комментировать больше эту конструкцию, я полагаю, не нужно.
Испытатели-кроссовики, помня об проблемах с КШМ опытного образца мотора МС01, прототипа 750СК01, весьма осторожны к этому «от конструкторов» мотору, отмечают, что он хоть и мощный, но (для них) слишком высокочастотный, конкретных замечаний и пожеланий не дают. Саша Серопов, готовясь к выступлению на чемпионате СССР в следующем (1975 году) «заказывает» на базе мотора 750СК01 конструкцию мотора для ШКГ (шоссейно-кольцевых гонок). Заказ был выполнен и к гонкам чемпионата СССР 1975 года двум экипажам: братьев А. и Ф.Сероповых и В.Паршину с А.Балашовым,- были изготовлены моторы 750СШ01. В.Соловьев также приглашает ведущих мотогонщиков и экипажей страны: В.Введенского, Е.Нечипоренко-Б.Погановского, С.Филинкова-В.Громазина,- предоставляет им моторы 750СК01 и те успешно выступают на республиканских, ведомственных (военных) и всесоюзных соревнованиях по мотокроссу, становятся победителями и призерами Чемпионата СССР.
В те годы в классе до 750 см³ мотоциклов с коляской для ШКГ (хотя у них рама мотоцикла и коляски уже была единая) над четырехтактными двигателями начинали превалировать мотоциклы конструкции и производства "Teras" (Таллинского экспериментального ремонтного автомобильного завода, рис.6, русскоязычные называли их «Поларис») со сдвоенными двухтактными моторами Чезет.

Рис.6. Мотоцикл с коляской для ШКГ фирмы "Teras" на трассе

В автомотоспорте СССР на агрегатах стран капитализма соревноваться было не положено, но и моторы моделей 980 и 981 фирмы Чезет, ЧССР (Чехословацкой социалистической республики), рабочим объемом, соответственно, 247 и 383 см³ были весьма высокого уровня (мощность, соответственно, 29 и 42 л.с). Умельцы, спаривая их с одной из этих двух силовых агрегатов четырехступенчатой коробки передач (вторую удаляли) устанавливали на свои, неизбежно, оригинальные «мотоциклы с коляской» для ШКГ. И, если спарка моторов 980 не выходила за объем 500 см³, то трудно различимая на первый взгляд спарка моторов 981 уже была рабочим объемом 766 см³. Однако протесты по превышению допустимого рабочего объема мне не известны [https://omoimot.ru/journal/1678-Sovetskie_mototsikly_dlya_SHKMG_chast_22_Mototsikly_s_kolyaskoy_semidesyatykh] Дебют спортивного мотора 750СШ01 был успешен (я об этом уже в очерке 2. https://oppozit.ru/article103340.html писал).

2. Прототип мотора мотоцикла «Дніпро 158-02»
2.1. О конструкции КШМ этого мотора

Кажется, 1977 год. На Киевском мотозаводе приказом министра автопрома СССР создают КБ спортивных мотоциклов, а гоночный мотоцикл СШ-500 Киевского мотозавода, рис.7, устанавливает рекорды скорости прохождения круга ШК трасс СССР, а потом уверенно побеждает на этапах чемпионатов УССР, СССР в классах 500 и 750 см³.

Рис.7. Мотоцикл СШ-500 "Днепр" для ШКГ , экипаж мастеров спорта братьев А. и Ф.Сероповых

А.Серопов и Д.Сказин были инициаторами создания, авторами конструкции и «испытателями» этого мотоцикла с модифицированным ими двухтактным мотором конструкции фирмы лодочных моторов Кёниг, ФРГ, изготовления экспериментальным участком ОГК КМЗ по чертежам конструкторов Ульяновского моторного завода. Конструкцию этого мотоцикла см. журнал [«За рулем» 09/1978 А.Рудницкий. Гоночный «Днепр»].
1978 год. Меня переводят конструктором в спорт КБ. Из-за очень незначительного спроса мелкосерийное производство двухтактного гоночного лодочного мотора КЁНИГ как совершенно бесперспективное Ульяновский моторный завод не организовывает. И я согласовываю с начальником спорт КБ А.Рудницким разработку традиционного для Киевского мотозавода четырехтактного оппозитного мотора рабочим объемом 750 см³ мощностью не меньше 75 л.с. (варианта для ШКГ). До лета 1979 года эту разработку я не закончил, а вначале лета зам. главного конструктора Н.Овчаренко поручил нам разработку мотора для эскортного мотоцикла бегуна с зажженым факелом огня Олимпиады 1980 года в Москве. Мотор этого мотоцикла не должен перегреваться при езде несколько часов при скорости движения мотоцикла не больше 8 км/час и окружающей температуре 40 0С. Мы с А.Рудницким спроектировали для мотора МТ-801 принудительное охлаждение, опытный образец изготовили, испытали (тогда летом, слава Богу, на стенде была окружающая температура даже выше заданной), но организаторы Олимпиады и ВПО "Союзмотовелопром" не сошлись в оценке стоимости этой

Рис.8. Опытный образец мотоцикла «Днепр 14.9»
для эскорта бегуна с олимпийским огнем
работы: организаторы Олимпиады предложили безоплатно лишь на время перемещения олимпийского огня воспользоваться такими 2 мотоциклами. И еще оказалось, что своей валютой во Внешэкономбанке Киевский мотозавод, говорили, может воспользоваться только после личного разрешения А.Косыгиным. «Кому положено» получить аудиенцию у Председателя Совета Министров СССР не оказалось и, поскольку в воплощениях в «металл» этого проекта двигателя мотоцикла для ШКГ нельзя было обойтись без комплектующих капиталистических стран, мы свернули этот проект гоночного мотора. Используя его как задел, спроектировали мотор КМЗ-8.20801 для кроссового мотоцикла с коляской рабочим объемом 1000 см³, естественно, уже без комплектующих капиталистов, но с требованиями надежности мотора для ШКГ.
При повышении частоты вращения до 7600/мин на моторе 750СШ01 достигнута мощность (с итальянским карбюраторами Dell'Orto с диффузором диаметром 36 мм, иных лучше у нас не было) 65 л.с., однако надежность КШМ стала неудовлетворительной: в моторах из-за сепараторов подшипников 864708ДМ произошел клин шатуна. И таким образом создание КШМ для оппозитного мотоциклетного двигателя с уровнем мощности 75 л.с. стало проблематичным.
Возможны два пути решения данной проблемы:
1) Цельный, но стальной коленчатый вал и сборные шатуны;
2) Сборный коленчатый вал и цельные шатуны.
Нам было известно, что фирма BMW осенью 1969 года, как раз через два года после Киевского мотозавода, запустила в производство мотор с цельным, но стальным кованым коленчатым валом с ходом поршня 70,6 мм и вкладышами для совершенно нового модельного ряда (500, 600 и, немного позже 750 см³ ) мотоциклов, а в 1976 начала производить мотоцикл BMW R100/7 с мотором рабочим объемом 979 см³ мощностью 60 л.с. при 6500/мин. Очевидно, что при таком цельном кованом стальном неполноопорном коленчатом вале при шатунных подшипниках скольжения можно сделать КШМ достаточно жестким и надежным. Однако для нас недостатки этого варианта были очень существенные:
- производство компактных кованых стальных неполноопорных коленчатых валов дорогостоящее (читали, BMW вложил в это миллион $ или даже больше), на мотоциклетных заводах СССР не освоено и никто не будет делать это для нас, в которых нет $ даже купить нужные карбюраторы;
- чтобы сохранить размеры привычных нам туннельных картеров придется мотор делать чрезмерно короткоходовым, скажем, при диаметре цилиндра 100 мм (поршневые кольца ЗИЛа) ход пошня должен быть 63 мм
Второй же вариант очень заманчив: при решении проблемы создания необходимого сборного коленчатого вала выполнить двигатель рабочим объемом 1000 см³ можно у нас, на заводе. Производство элементов сборных КШМ только на КМЗ имеет 30-летний опыт, а литровый двигатель при сборном валу и цельных шатунах получается по габаритам и массе, практически идентичным моторам, уже изготавливаемых на заводе. Поэтому за прототип разрабатываемой конструкции взяли сборный коленчатый вал гоночного мотора Кёниг, рис1.5: в него кривошипные пальцы (они же и шатунные шейки) пары цилиндров выполнены за одно целое со средней щекой и прессовые посадки в коленчатом вале этого мотора сохранены лишь в сопряжениях кривошипных пальцев с цапфами. В одной паре цилиндров этого двигателя передачи крутящего момента на выходной вал осуществляется лишь через одно прессовое соединение кривошипного пальца с задней цапфой, а в предыдущих сборных коленвалах в передаче крутящего момента задействовано как минимум два прессовых сопряжения: кроме отмеченного сопряжения пальца с задней цапфой, еще два сопряжения пальца со средней щекой (у всех КШМ). Однако конструкция коленчатого вала мотора ГЛМ-4 (Кёниг) не позволяет увеличивать диаметр кривошипных пальцев до диаметра примененяемых вкладышей (и этим также повысить жесткость коленчатого вала), ибо отверстия под пальцы в цапфах будут подрезать коренные шейки и, следовательно, ослаблять их. В итоге, стремление иметь сборный коленчатый вал, в котором можно было бы повышать диаметр шатунных шеек без ущерба для коренных и увеличивать лри этом длину и диаметр прессовых сопряжений без увеличения ширины цапф и габаритов коленвала вылилось в конструкцию рис.1.6 и 9:

Рис.9. Сборный кривошипно-шатунный механизм мотора КМЗ-8.20801

В нем изготовленные за одно целое со средней щекой шатунные шейки выполнены полыми и в них при сборке КШМ запрессованы кривошипные пальцы, изготовленные на цапфах за одно целое с последними. Средняя щека 1, рис.4. коленчатого вала содержит две, выполненные за одно целое с ней, шатунные шейки 2 и 3, расположенные под углом 180 град одна к другой. Цапфы 4 и 5 содержат кривошипные пальцы 6 и 7, запрессованные, соответственно, в выполненные для них отверстия в шатунных шейках 2 и 3 при сборке КШМ.
По сравнению с прототипом в этом коленчатом валу длина участка прессового соединения кривошипных пальцев увеличивается в 1,8 раза; при этом можно почти в 1,5 раза увеличить диаметр кривошипных пальцев и имеется теоретическая неограниченная возможность повышения диаметров шатунных и коренных шеек. Нельзя не отметить еще одно преимущество конструкции на рис.1.6 коленчатого вала перед прототипом: передаваемый им крутящий момент повышается также из-за трения, возникающего после запрессовки в торцовом сопряжении 8 шатунных шеек 2 и 3 и цапф 4 и 5.

2.2.Альтернативная разработка маслосистемы оппозитного
двухцилиндрового мотора с коленвалом на вкладышах:
система смазки кривошипных подшипников шатунов мотора
КМЗ-8.20801

Эту систему смазки мы создали, когда еще проектировали высокочастотный гоночный четырехтактный двухцилиндровый оппозитный мотор. Поэтому вместо ненадежного на таких частотах шатунного подшипника качения 864708ДМ применили сталеалюминиевые вкладыши автоВАЗа, но устанавливали их в цельную головку шатуна.
Как известно, подшипники скольжения требовательнее к фильтрации масла и нуждаються в подаче его под более высоким давлением, чем роликовые. Поэтому у двигателей, шатуны которых установлены на подшипниках скольжения, система смазки сложнее, чем упомянутая усовершенствованная двигателей ИМЗ.
Заметим, система смазки оппозитных двигателей мотоциклов BMW c цельным валом из-за сохранения обычного радиального подвода масла к обеим коренным шейкам требует поддержания на высоких частотах высокого давления масла в системе, которое способствует ее разгерметизации по сверлениям в картере каналов подвода масла от насоса до фильтра и коленчатого вала. Кроме снижения надежности излишне высокое давления масла снижает мощность мотора и ухудшает его пуск из-за чрезмерной затраты мощности на прокручивание холодного двигателя с коренными подшипниками скольжения коленчатого вала и привода масляного насоса.
Система смазки двигателей МТ-801 содержит масляный насос, редукционный клапан, расположенную на переднем конце коленчатого вала центрифугу для очистки масла и соответствующие каналы, выполненные в так званом корпусе переднего подшипника (гитарке) и коленчатом валу. Подвод очищенного масла от центрифуги к кривошипным подшипникам шатунов, рис.10, осуществлен через выполненные в коленчатом валу последовательно сообщенные каналы и полости, имеющиеся в его шатунных шейках. Полости эти являются второй ступенью очистки масла, а последовательным их сообщением достигается то, что к более нагруженному кривошипному подшипнику заднего шатуна поступает наиболее очищенное масло. Также несомненным преимуществом подвода масла от фильтра к шатунным подшипникам через выполненные в теле коленчатого вала каналы у двигателей указанного типа является практически абсолютная надежность этого участка масляной магистрали: все ее элементы выполнены в одной детали,- ее минимально возможная длина и, естественно малый нагрев масла, транспортируемому по оговоренному участку магистрали. Наконец, при такой системе смазки неполноопорный коленчатый вал установлен в картере на подшипниках качения – конструкция, имеющая самый высокий к.п.д. (потери на трение при прокручивании мотора КМЗ-8.20801 на стенде с частотой 6000/мин оказались на 4,3 л.с. ниже, чем у двигателя "Эскорт-86") и , к тому же, очень надежная и наиболее простая.
Недостатком же системы смазки двигателя МТ-801 является низкая ее надежность и большая трудоемкость обслуживания, обусловленные:
1.Низким качеством фильтрации масла установленной на коленчатом валу центрифугой из-за переменных и относительно невысоких частот ее вращения при эксплуатации двигателя;
2.Необходимостью регулярной очистки и промывки центрифуги, чего нельзя выполнить без трудоемкой разборки двигателя;
3.Установкой редукционного клапана в насосе, расположенном выше уровня масла в картере двигателя, рис.4, и перепуском масла из редукционного клапана обратно во всасывающий канал насоса. При засорении редукционного клапана он неплотно прилегает к седлу и без очистки этого узла самозаполнение насоса маслом не обеспечивается. Очистка же клапана трудоемка, поскольку она также связана с разборкой двигателя;
4.Подводом неочищенного масла к коленчатому валу все еще по радиусу (хотя и в 1,4 раза меньшему, чем радиус коренной шейки двигателя BMW), а также от полости передней шатунной шейки к задней по радиальному каналу. При вращении коленчатого вала возникает центробежная сила, противодействующая движению масла в радиальных каналах и поступление его к заднему шатунному подшипнику, так и в коленчатый вал вообще. При работе двигателя на высоких частотах преодолеть эту центробежную силу (увеличивается она пропорционально квадрату частоты вращения) можно только существенным повышением давление в системе смазки, что, как уже сказано, связано з увеличением затрат мощности на привод масляного насоса, снижением механического к.п.д. и надежности мотора.

Рис.10. Фрагмент системы смазки мотора МТ-801:
1-болт, 2-шайба стопорная, 3-шайба центрифуги, 4-уплотнитель,5-прокладка, 6-крышка центрифуги, 7-уплотнительное кольцо, 8-корпус центрифуги, 9-экран, 10-прокладка, 11-шестерня распределения ведущая, 12-корпус переднего подшипника,13-передний коренной подшипник, 14-пробка, 15-коленчатый вал, 16-винт-пробка.

Итак, для создания системы смазки под давлением шатунных подшипников оппозитного двухцилиндрового мотоциклетного двигателя внутреннего сгорания, в которой подача масла к шатунным подшипникам совершенно не уменьшалась бы при повышении скоростного режима работы двигателя и обслуживание которой не требовало бы его разборки, мы масляную магистраль, соединяющую фильтр с коленчатым валим, выполнили исключительно в одной детали (крышке распределительного механизма), и в ней установили редукционный клапан, на переднем конце коленчатого вала соосно оси его вращения установили полый цилиндрический патрубок и в крышке распределительного механизма выполнили сопрягаемое с ним и соединенное с главной магистралью отверстие, расположенные в шатунных шейках коленчатого вала полости соединили последовательно с приемным патрубком осевым и радиальными каналами и между собой обходным каналом, выполненным, как и в моторе 750СК01, по дуге окружности с центром, расположенным на оси вращения коленчатого вала, рис.11.

Рис.11. Система смазки вкладышей шатунов мотора КМЗ-8.20801

Масляный фильтр автоВАЗовский в виде отдельного агрегата, состоящего из встроенных в его корпус фильтрующих элементов грубой и тонкой очистки, перепускного и запорного клапанов, мы установили на этой крышке распределительного механизма
Смазка кривошипных подшипников шатунов по схеме рис.11 происходит так. Масло насосом (расположенным под уровнем масла в середине картера мотора) направляется в полость 2, выполненную в крышке распределения 3. Отжимает запорный клапан 4 и поступает в масляный фильтр 5. Если масло густое (при холодном двигателе), то в фильтре 5 оно проходит через фильтрующий элемент 6 грубой очистки и направляется в главную масляную магистраль 7 (канал с очищенным маслом). Если двигатель прогрет то, перед поступлением в магистраль 7, масло проходит еще и через фильтр 8 тонкой очистки; если же засорены фильтрующие элементы, то масло поступает в магистраль 7, отжимая перепускной клапан 9. Из главной магистрали 7 масло направляется в расточку 10 и через патрубок 11 поступает в коленчатый вал 12 (для упрощения изображен цельным), в котором оно последовательно через каналы 13, 14,15, полости 16 и 17, а также отверстия 18 и 19 направляется к кривошипным подшипникам (вкладышам) шатунов. Чрезмерному давлению масла в системе смазки препятствует установленный в главной магистрали 7 сливной 20 (на спортивных моторах) или дифференциальный 21 клапан. Последний целесообразно устанавливать на дорожных мотоциклах. При дифференциальном клапане полость управления клапаном соединена с главной магистралью, а рециркуляционный запас масла сливается в поддон из магистрали перед фильтром (полости 2). Таким образом уменьшается вынужденная циркуляция всего потока масла через фильтрующие элементы, что должно повысить срок их службы и уменьшить пропуск нефильтрованного масла к трущимся деталям через перепуской клапан 9 и понижения этим перепада давления в фильтре особенно при частично засоренных элементах и работе мотора при холодном и густом масле.
Такая система смазки под давлением кривошипных подшипников шатунов двухцилиндрового четырехтактного оппозитного мотора с неполноопорным коленчатым валом обладает совершенно новым качеством саморегулирования, что делает ее наиболее надежной, простой в обслуживании и требует минимально возможных затрат мощности мотора на привод его масляного насоса.
Действительно, при вращении коленчатого вала на масло, находящееся в его каналах действует центробежная сила, из-за которой оно засасывается через патрубок 11 из отверстия 10 главной масляной магистрали 7 и под давлением (пропорциональном квадрату частоты вращения вала) через отверстия 18 и 19 в шатунных шейках направляется к кривошипным подшипникам шатунов (вкладышам). Поскольку ввод масла из главной магистрали в коленчатый вал происходит через сопряжение отверстие 10 – патрубок 11, совпадающей в осью вращения вала, а обходной канал 15 в средней щеке коленчатого вала выполнен по дуге окружности, проходящей через полости 16 и17 шатунных шеек,с центром, расположенным на оси вращения коленчатого вала, рис.3 и 11, то сопротивления канализации подачи масла практически равны нулю. Поскольку канал 15 своей траекторией имеет окружность, проходящую через полости 16 и 17, центр которой совпадает с осью вращения коленчатого вала, то при любой частоте вращения центробежные силы в указанных полостях и канале на радиусе траектории последнего будут практически всегда одинаковыми (изобара на рис 1.6). И поэтому при движении масла по обходному каналу 15 преодолеть весьма значительные по величине центробежные силы (0,45 Мпа при частоте вращения коленчатого вала двигателя 8000/мин) не приходится. Поэтому затраты энергии на его перемещение от передней к задней шатунной шейке по каналу 15 по величине ничтожны и равны лишь потерям от трения масла о стенки канала и углов стыка сверлений этих (реальных) каналов (рис. 1.6). В итоге, для нормального питания кривошипных подшипников шатунов при любых частотах вращения коленчатого вала двигателя с этой системой смазки достаточно давления масла в главной магистрали 7 около 0,1 Мпа (гарантия наличия масла для всасывания вращающимся коленвалом через патрубок 11). При этом расход масла через отверстия 18 и 19 в шатунных шейках из-за действия центробежных сил при вращении коленчатого вала самопроизвольно устанавливается пропорциональным частоте его вращения.
Для сравнения отметим, что при частотах вращения коленчатого вала двигателя МТ-801 давления масла в системе должно быть не менее 0,35 МПа, а для надежного снабжения маслом шатунных подшипников этого двигателя при частоте вращения его коленчатого вала 8000/мин давление в системе смазки нужно не меньшее 0,75 Мпа. Из-за этого крышки центрифуги в моторе 750СК01 скрепили по периметру 6 болтами и мы не собирались заменять центрифугу автоВАЗовским фильтром. Читали [Повышение надежности дизелей ЯМЗ и автомобилей КрАЗ. М., «Машиностровение», 1974, с.173-175 и 180], что бумага фильтрующих элементов такое давление масла не выдерживает и рвется.
Установка сливного клапана 20 после фильтра в крышку распределительного механизма наряду с известным преимуществом такого варианта (высокая стабильность условий смазки кривошипных подшипников шатунов при их эксплуатационном износе, при увеличении вязкости масла и повышении гидравлического сопротивления фильтра, поскольку в этом случае давление в главной магистрали не падает, как это имеет место, если редукционный клапан расположен у насоса):
- практически исключает засорение клапана (в магистрале 7 отфильтрованое масло) и разгерметизацию системы. Кроме того, сам клапан легко доступен для осмотра, регулировки и очистки;
- ускоряет достижение высокого давления в магистрале 7 при пуске холодного двигателя, что снижает пусковые износы шатунных подшипников. Этому способствует также указанное явление центробежного саморегулирования системы и большое гидравлическое сопротивление клапана холодному (и вязкому) маслу;
- требует минимальных затрат мощности на привод масляного насоса мотора.
Выполнение масляного фильтра в виде отдельного агрегата, установленного на крышке механизма распределения, обеспечивает его простую замену без разборки мотора и, кроме того, охлаждение масла при фильтре с автономным корпусом лучше, нежели это имеет место в системе смазки упомянутых оппозитных моторов фирмы BMW.
Наконец, такое низкое давление масла в главной масляной магистрали, столь простая конфигурация последней, наличие всего лишь одного простого и малого диаметра подвижного сопряжения в канализации очищенного масла, применение прогрессивного и весьма распространенного полнопоточного масляного бумажного фильтра, а также оговоренный эффект саморегулирования, обусловленный действием центробежных сил на масло, находящееся в каналах вращающегося коленчатого вала, делает эту систему смазки кривошипных подшипников шатунов неполноопорного коленчатого вала четырехтактного оппозитного двухцилиндрового мотоциклетного мотора простой в обслуживании и исключительно надежной в эксплуатации. И, в заключение,

2.3. Узлы и детали мотора КМЗ-8.20801 и разрезы его общих видов (фото)

Рис.12. Двигатель КМЗ-8.20801: рабочий обьем 993 см³ (S x D = 75 х 92 мм), мощность 70 л.с. при 6000/мин, псевдооппозитный, угол между цилиндрами 1690. Картер – туннельный с задней крышкой.

Рис.13. КШМ: коленчатый вал - компактный сборный стальной с коваными деталями, шатуны цельные кованые двутавровые, нижние подшипники шатунов – сталеалюминиевые вкладыши двигателя автоВАЗа, верхние – свертные бронзовые втулки.

Рис.14. Коренные опоры коленчатого вала: подшипники качения.


Рис. 15. Головки цилиндров: четырехклапанные, 2 впускных и 2 выпускных клапана;
а) вид со стороны цилиндра (камеры сгорания). Цилиндры биметаллические с чугунной несущей гильзой с нижним опорным буртиком. Крепление головок и цилиндров на моторе анкерное, влияние теплового расширения силуминовых рубашки цилиндров, головок и кронштейнов коромысел на изменение размеров мотора практически исключено;
б)вид со стороны клапанного механизма.


Рис.16. Механизм газораспределения:
а)установленный над коленчатым валом кулачковый вал и грибковые толкатели с негидравлическим устройством для выбора зазора. Шестерня распределения – дюралевая, все опоры кулачкового вала и коромысел подшипники качения,
б) штанги, коромысла и клапаны.

Рис.17. Поршни – кованые алюминиевые коробчатой конструкции с плоским дном и короткой юбкой. Кольца (диаметр 92 мм) изготовлены из колец моторов ЗМЗ: уменьшены по высоте и массе.

Рис.18. Вентиляция мотора: легкий золотник с импеллером, повышенное разрежение в полости картера (600…850 мм водяного столба при работе мотора на внешней характеристике)

Рис.19. Продольный разрез мотора КМЗ-8.20801

Рис.20. Поперечный разрез мотора КМЗ-8.20801