Учебное пособие

Гоночные мотоциклы

5. Классификация гоночных мотоциклов по рабочему объему двигателя

Почти в одно время с классификацией по массе мотоциклов начали применять классификацию по рабочему объему двигателей. Эта классификация сначала была использована в трековых гонках,

В 1903 г. во Франции проводили гонки для мотоциклов с двигателями 250 см³, в 1904 г. появился класс «треть литра» (333 см³).

В последние годы перед первой мировой войной во всех мотоциклетных гонках как дорожных, так и трековых применяли только классификацию мотоциклов по рабочему объему двигателей. С 1912 г. FICM установила для категории мотоциклов-одиночек классы 175, 250, 350, 500, 750 и 1000 см³, а для категории мотоциклов с колясками — 350, 500, 750 и 1000 см³. В начале 20-х годов первая категория мотоциклов была дополнена классами 75 и 100 см³, в 30-х годах появился класс 125 см³, и наконец, в 1949 г. — класс 50 см³.

Во второй категории мотоциклов в 20-х годах класс 500 см³ был заменен классом 600 см³, а в 1949 г. эта категория была преобразована в категорию трехколесных машин, объединяющую мотоциклы с колясками, мотоциклы с третьим опорным колесом и трехколесные автомобили. В ней были предусмотрены классы 350, 500, 750 и 1200 см³, к которым в 1955 г. добавили еще класс 250 см³.

Ограничение рабочего объема двигателя мотоцикла верхним пределом 1000 см3 оказалось полезным в том смысле, что воспрепятствовало появлению мотоциклов-монстров, подобных рекордным автомобилям, для которых не существует никакого ограничения литража.

Несмотря на это в 1965 г. ФИМ дополнила категорию мотоциклов-одиночек классом 1300 см³, а в категорию трехколесных машин вместо класса 1200 см³ были введены классы 1000 и 1300 см³.

Таким образом, спортивная классификация мотоциклов по рабочему объему двигателей применяется на практике в течение уже весьма продолжительного времени. Она тоже страдает тем недостатком, что вызывает одностороннее развитие конструкций мотоциклов спортивного назначения.

Эта классификация стимулировала главным образом развитие одного технического параметра — литровой мощности, которая должна была быть увеличена любой ценой. В результате литровая мощность увеличилась за 80 лет в 80—100 раз и в настоящее время может превышать 290 кВт/л.

Эта тенденция была весьма полезной, так как она помогала улучшать быстроходность всех, в том числе и серийных дорожных мотоциклов. Но в то же время легко переоценить вышеупомянутые успехи, если не принять во внимание, каким путем они достигнуты, как они отразились на других эксплуатационных качествах мотоциклов и в чем состоит «любая цена», которой было приобретено столь значительное увеличение литровой мощности.

В первое время применения классификации мотоциклов по рабочему объему двигателей увеличение литровой мощности шло главным образом за счет увеличения степени сжатия и улучшения работы органов газораспределения, что сопровождалось улучшением топливной экономичности двигателей.

В конце 30-х годов применение нагнетателей для подачи горючей смеси в цилиндры значительно увеличило литровую мощность, но при высоких давлениях наддува потери на привод нагнетателя достигали значительной величины, а степень сжатия должна была быть снижена.

В результате теплоиспользование форсированных двигателей резко ухудшилось и удельные расходы топлива возросли.

Все это привело к тому, что гоночные двигатели с нагнетателями конца 30-х годов, да и современные двигатели такого типа, обладая высокими динамическими качествами, по совершенству теплоиспользования и эффективному КПД, т. е. по экономичности расходования топлива, оказались на уровне развития двигателей, созданных в 90-х годах XIX столетия.

Следовательно, топливная экономичность мотоцикла гоночного типа при форсировании двигателя наддувом не может быть признана удовлетворительной, так как большие литровые мощности получаются за счет непропорционального увеличения расхода топлива. Между тем мотоциклетный спорт должен стимулировать развитие экономических качеств мотоцикла наряду с динамическими качествами: в этом заключается принципиальное прикладное значение мотоциклетного спорта.

Повышение быстроходности двигателя для увеличения мощности дает ощутимый эффект только при использовании сложных и дорогих многоцилиндровых двигателей короткоходного типа, которые могут работать на большой частоте вращения при сравнительно невысокой средней скорости поршня. Такие гоночные двигатели начали появляться еще перед второй мировой войной и получили широкое распространение в 60-х годах.

Классификация гоночных мотоциклов по рабочему объему двигателей, до сих нор применяемая без каких-либо дополнительных ограничений при регистрации рекордов, в значительной степени потеряла свой смысл, в особенности после введения нагнетателей.

Первоначальный смысл этой классификации состоял в том, чтобы поощрять наиболее полное использование заданного количества горючей смеси, т. е. добиваться увеличения мощности двигателя посредством более полного использования энергии топлива. При работе с наддувом в цилиндре определенного номинального объема могут заключаться самые разнообразные весовые количества горючей смеси и, следовательно, не представляется возможным сравнивать мотоциклы только по рабочему объему двигателей. До введения нагнетателей классификация по рабочему объему тоже допускала к испытаниям на равных основаниях мотоциклы с двигателями различной мощности, так как в зависимости от конструкции двигатели работали на разных частотах вращения, имели различную степень сжатия, различные механические потери и т. п. Однако ни одно из этих различий не имело столь отрицательного влияния на техническую обоснованность классификации, как переход на работу с нагнетателем.

Известны попытки применения классификации, основанной на ограничении суммарной площади поршней двигателя. Такой метод поощряет работу на предельных средних скоростях поршня и сохраняет основной недостаток классификации по рабочему объему двигателей, т. е. стремление к увеличению литровой мощности способами, связанными с резким ухудшением топливной экономичности мотоцикла; последнее обусловлено возможностью использования двигателей с нагнетателями.

Подводя итоги анализа влияния классификации по рабочему объему двигателя на развитие конструкций мотоциклов скоростного типа, можно сделать следующие выводы: классификация поощряет использование сложных и дорогих двигателей с большим числом цилиндров и наддувом, снижающим топливную экономичность; кроме того, она вызывает тенденции конструктивного развития гоночных мотоциклов, имеющие лишь косвенное отношение к техническому прогрессу транспортных мотоциклов. Таковы результаты длительного применения одностороннего неполноценного принципа классификации гоночных мотоциклов.

Вследствие такого направления конструктивного развития гоночных мотоциклов некоторые двигатели современных рекордных мотоциклов сочетают основные недостатки как поршневых двигателей, так и газовых турбин. Между тем классификация, основанная на более рациональных технических ограничениях, могла бы способствовать не только увеличению мощности, но и развитию благоприятных экономических качеств, заложенных в принципе действия поршневых двигателей. Рассмотренные выше принципы класвификации не способствовали получению высоких удельных мощностей в сочетании о высоким КПД.

Можно сказать, что классификация, применяемая при испытаниях мотоциклов, должна содержать кроме требований конструктивного характера также ограничения, которые исключили бы конструкции мотоциклов, заведомо отличающихся плохим тепло-использованием и чрезмерно сложным устройством.

Исходя из этих соображений, ФИМ запретила с 1946 г. применение нагнетателей на мотоциклах, предназначенных для шоссейно-кольцевых гонок, что явилось важным дополнением к спортивной классификации мотоциклов по рабочему объему двигателей и способствовало появлению высококачественных гоночных двигателей, но не исключило тенденцию к переходу на все более сложные и дорогие многоцилиндровые конструкции.

Следует упомянуть еще о методе классификации, построенном на принципе разделения мотоциклов на классы в зависимости от установленных для них норм расхода топлива; к сожалению, этот метод до сих пор применяли редко, но его преимущества в смысле влияния на гармоническое развитие мотоцикла как транспортного средства весьма существенны. Разделение мотоциклов на классы по нормам расхода топлива было использовано в известной английской шоссейно-кольцевой гонке Турист Трофи в 1907—1908 гг.

Этот метод классификации может обеспечить одновременное стремление к высоким скоростям движения, увеличению топливной экономичности, снижению массы конструкции, улучшению внешней формы мотоцикла и улучшению устойчивости и управляемости, т. е. в данном случае способ классификации содействует улучшению почти всех эксплуатационных качеств машины. Такой эффект оправдывает использование мотоциклов скоростного типа в качестве полезного экспериментального средства, необходимого для исследования различных проблем мотоциклетной техники.

Контроль расхода топлива во время гонок связан с техническими затруднениями, а если у некоторых конкурентов запас топлива иссякнет в конце дистанции, то это может привести к самым неожиданным результатам соревнования. По-видимому, из этих соображений регламентация расхода топлива не пользуется популярностью.

Классификация гоночных мотоциклов по рабочему объему двигателя, несмотря на все ее недостатки, до сих пор применяется во всех скоростных соревнованиях.

В 1969 г. ФИМ дополнила разделение мотоциклов на классы по рабочему объему двигателя ограничениями массы и некоторых конструктивных элементов. К гонкам чемпионата мира в классе 50 см³ допускаются только мотоциклы с одноцилиндровыми двигателями, числом передач не более шести и массой не менее 55 кг; с 1970 г. в классах 125 и 250 см³ число цилиндров не должно быть более двух, число передач не более шести, а минимальная масса установлена соответственно 75 и 90 кг. С 1974 г. в классах 350, 500 и 500 см³ с коляской используются двигатели с числом цилиндров не более четырех и числом передач не более шести, а минимальная масса установлена соответственно 95, 100 и 160 кг.

Предполагалось, что такие упрощения конструкции привлекут к активному участию в гонках большее количество фирм, но в действительности произошло как раз обратное: класс 125 и в особенности 250 см³ почти монополизировала японская фирма «Ямаха», изготовляющая гоночные мотоциклы сериями в несколько сот машин.

Ограничение числа цилиндров было решением в пользу двухтактных двигателей, поскольку четырехтактные двигатели конкурентоспособны главным образом в многоцнлиндровом исполнении. Это обстоятельство наряду с успехами в форсировании двухтактных двигателей привело к широкому распространению таких двигателей на гоночных мотоциклах и одновременно продемонстрировало еще один недостаток классификации по рабочему объему. В самом деле, может ли этот объем безоговорочно служить главным классификационным параметром, если частота рабочих ходов двухтактного двигателя вдвое больше, чем у четырехтактного? Такой вопрос возникал уже в 1906 г., когда на велосипедных треках в Германии появлялся мотоцикл конструктора Г. Граде, который легко опережал четырехтактных конкурентов, поражая присутствовавших необычным шумом работы своего двухтактного двигателя. Быстроходность мотоцикла Г. Граде вызывала у некоторых конкурентов требование выделить мотоциклы с двухтактными двигателями в самостоятельную категорию.

Можно напомнить и о том, что до 20-х годов в английской практике классификации объем двухтактного двигателя V_h2 умножали на 1,33, чтобы приравнять его к рабочему объему четырехтактного двигателя V_h4 (V_h4 = 1,ЗЗV_h2). В то время наполнение двухтактного двигателя приблизительно составляло 2/3 наполнения четырехтактного двигателя, а благодаря удвоенному числу рабочих ходов мощность двухтактного двигателя была в 4/3 раза больше, чем и объясняется вышеупомянутый поправочный коэффициент.

Позднее четырехтактные двигатели значительно опередили в техническом развитии своих двухтактных соперников, поэтому поправочный коэффициент был оставлен и в течение полувека придерживались равенства рабочих объемов V_h4 = V_h2. Теперь в результате усовершенствования двухтактных двигателей можно констатировать, что соотношение мощностей двигателей рассматриваемых типов приблизительно вернулось к прежнему значению и введение поправочного коэффициента снова становится актуальным.

Во всяком случае распространение двухтактных гоночных двигателей объясняется не их безусловным практическим превосходством, а технологичностью, меньшей стоимостью, простотой обслуживания и, не в последнюю очередь, формальной классификацией, отстающей от технического прогресса.

В последние годы заводы увеличили выпуск серийных дорожных мотоциклов с объемами двигателей 750, 1000 и 1300 см³. Учитывая это, ФИМ включила в календарь 1977 г. чемпионат мира (чемпионат выносливости), разыгрываемый в несколько этапов с дистанцией до 1000 км или продолжительностью до 24 ч. Допускаются мотоциклы-одиночки. Одним из требований является минимальное количество поступивших в продажу мотоциклов модели, выставленной для участия в этом чемпионате мира, — 200 шт.

Дополнительные трудности классификации возникают в связи с появлением новых типов двигателей, в частности роторно-поршневых и газотурбннных. По решению ФИМ рабочий объем роторно-поршневого двигателя определяется по удвоенному объему(*) рабочей камеры V_р. Это основано на сравнении роторно-поршневого двигателя с поршневым четырехтактным, поскольку за два оборота вала происходит наполнение всех цилиндров поршневого двигателя и двух камер роторного (V_h4 = 2V_р). С учетом того, что было сказано выше о двухтактных машинах, вероятно было бы более правильно придерживаться при сравнении трех вышеупомянутых типов двигателей соотношения V_h4 = 1,4V_h2 = 2V_р.

В своей деятельности ФИМ при разработке технических требований к гоночным мотоциклам учитывает вопрос охраны окружающей среды. Так, в 1976 г. было введено ограничение на шум выхлопа двигателя, который не должен превышать 110 дБ.

(*) Для многосекцнонных двигателей этот объем еще умножается на число секций,