Отсечка… сегмент тахометра в багровых тонах, который так и манит одних, но пугает самим фактом существования других. Можно ли крутить мотор до отсечки, если хочешь, чтобы он служил верой и правдой? Что случится, если всё-таки пришлось это сделать? И зачем вообще нужна отсечка?
Отсечка, или ограничение скорости вращения двигателя
Отсечка, или ограничение скорости вращения двигателя, существует ровно по тем же причинам, по которым нужно ограничивать скорость движения на дорогах: чтоб не случилось чего-нибудь нехорошего. На дороге превышение установленного предела скорости движения приводит к сложностям с ориентированием, рассеянию внимания и невозможности вовремя среагировать на возникшую опасность, не говоря уж о светофорах. Слишком большая скорость вращения мотора тоже может привести к аварии, и ещё вопрос, какой вариант хуже.
Движущиеся в возвратно-поступательном направлении части двигателя обладают массой, а следовательно - инерцией и моментом инерции, что означает, что они сопротивляются изменению скорости и направления движения. И чем выше скорость вращения двигателя, тем сильнее поршень пытается сорваться с поршневого пальца, а шатун - отстыковаться от коленвала. И в какой-то момент (то есть, на какой-то скорости вращения) у них это обязательно получится: накопленная усталость металла приведёт к его деформации и разрушению, и мотор превратится в тыкву.
Тем, кто видел двигатель изнутри, сложно представить, что такая прочная и солидная вещь, как шатун, может изогнуться или порваться под влиянием инерции, но это пока не задумаешься о том, на каких скоростях это всё работает.
Возьмите, например, Honda CBR600RR: в районе отсечки, то есть на скорости вращения 15500об/мин, поршни её мотора движутся со скоростью около 120км/ч, причём достигая её с полной остановки в начале такта за 0,002 секунды - к середине хода поршня, то есть, примерно за 4,3 сантиметра. А затем, ближе к концу такта, поршень тоже останавливается примерно за то же время.
Такие без преувеличения мгновенные ускорения-торможения возлагают на поршни перегрузки свыше 1700 G, так что меняя направление движения в начале и конце такта, поршень массой больше 120 граммов имеет вес (с учётом перегрузок) свыше 200 килограммов - на уровне полного веса мотоцикла. Теперь, наверное, понятнее, насколько важно не превышать допустимых нагрузок, дабы избежать разрушения ДВС.
Разумеется, компоненты кривошипно-шатунного механизма двигателя имеют максимально лёгкую и прочную конструкцию, что помогает им выдерживать как можно бОльшие обороты, но есть в моторе и другие узлы, в которых инерция играет не менее важную (и неприятную) роль - а именно, газораспределительный механизм (ГРМ).
В четырёхтактных моторах клапана, обычно расположенные в головке цилиндра, управляют поступлением смеси бензина и воздуха в камеру сгорания и удалением отработанной смеси (выхлопных газов) из неё. Клапана открываются нажатием кулачков распределительного вала на специальные рычаги или безрычажные толкатели, а возвращаются в закрытое состояние они обычно при помощи пружины (или нескольких пружин). Благодаря упругости пружины, клапан в своём движении повторяет контур кулачка распредвала: открывается, когда на толкатель нажимает его широкая часть, и закрывается, когда на кулачок на толкатель не давит.
Но если двигатель вращается достаточно быстро, момент инерции компонентов газораспределительного механизма - клапанов, толкателей, стаканов и так далее, может быть слишком велик, и силы, растягивающая сжатую пружину, может быть недостаточно для того, чтобы преодолеть эту инерцию. В этом случае клапан будет двигаться, не повторяя профиль кулачка распредвала.
Этот эффект называется зависанием (или залипанием) клапанов, и это плохо, потому что если клапан остаётся открытым достаточно долго - он может встретиться с днищем поршня, поднимающегося к головке, а это грозит загибанием штока клапанов. Так что зависание клапанов - ещё одна причина, по которой моторы имеют отсечку.
В некоторых вариантах конструкции четырёхтактных моторов, например, у Ducati с десмодромным приводом клапанов, клапана возвращаются в закрытое состояние не пружинами, а специальными рокерами (рычагами-толкателями). В этих моторах зависание клапанов невозможно. В двухтактных же двигателях клапанов вообще нет (верней, есть, но они находятся далеко от камеры сгорания).
Тем не менее, и моторы Ducati, и двухтактные коптилки тоже имеют отсечку - просто потому, что их поршни и шатуны никуда не делись, и на них воздействуют ровно такие же силы, что и в обычных четырёхтактных моторах.
Почему обороты отсечки так отличаются на разных мотоциклах?
Вот, собственно, поэтому у любого двигателя, двух- или четырёхтактного, с десмодромным или традиционным приводом клапанов, есть отсечка. Но почему обороты отсечки так отличаются на разных мотоциклах? Например, у Harley Street Glide отсечка наступает на 5500об/мин, а CBR, упомянутая ранее, свободно крутится до 15 тысяч и выше.
Дело в том, что у разных двигателей очень различается конструкция привода клапанов. У Honda CBR - так называемый верхневальный двигатель: в нём распределительные валы находятся в головке блока цилиндров, максимально близко к клапанам, и приводят их напрямую. В ГРМ такого мотора задействовано слишком много элементов, поэтому вес и инерция движущихся частей ГРМ позволяют безопасно реализовать достаточно большую скорость вращения коленвала.
А у Harley - более архаичная конструкция ГРМ, при этом в ней больше подвижных частей: толкатели, штанги, коромысла, плюс сами клапана и пружины. Отсюда - намного более тяжёлый привод клапанов, ограничивающий возможности мотора крутиться быстро.
А есть ещё скорость движения поршня, пропорциональная его ходу. Чем длиннее ход поршня, тем выше его пиковая скорость на тех или иных оборотах. Так, на отсечке поршень Street Glide развивает до 102км/ч - не сильно меньше, чем у CBR на 15 тысячах. Вот почему у спортбайков двигатели короткоходные - они могут крутиться выше, производя больше мощности.
Есть и другие факторы, влияющие на максимальную скорость вращения мотора - конструкция впуска и выпуска, скорость сгорания смеси, но в первую очередь максимальную безопасную скорость вращения определяет всё же конструкция КШМ и ГРМ.
Что пришлось докрутить мотор до отсечки?
В общем, если так вышло, что вам пришлось докрутить мотор до отсечки - не волнуйтесь. У большинства моторов при достижении потенциально опасных оборотов отсекается искра или прекращается подача топлива, то есть повредить двигатель, просто раскрутив его до максимума, не получится - разумеется, производитель закладывает и некоторый запас на всякий случай. Тем не менее, механизм отсечки - это способ сохранить ресурс мотора, а не развлекательная фишка, чтобы пошуметь на светофоре - некоторые моторы без нагрузки (на нейтральной передаче или выжатом сцеплении) крутятся чуть легче и выше, чем под нагрузкой, и это может повредить им в определённых обстоятельствах.
В общем, если от эффективного обгона зависит ваша безопасность - крутите смело, но не балуйтесь лишний раз!
