Схема двигателя harley davidson

moto strangers

Адаптированный перевод статьи про двигатели TwinCam88 & 88B. Мои комментарии выделены зеленым .

Бигтвин умер,да здравствует бигтвин!

Мотор Evo сыграл важную роль в восстановлении репутации Харли

и передал эстафету новому двигателю TwinCam88

Интересно, дрожали ли стены на заседании, когда начальники Харлей-Дэвидсон вели дебаты, обсуждая будущее их движущей силы для линейки своих флагманов? Чтобы увидеть полную картину вы должны помнить, что мотор Evo был поставлен в производство в 1984 году и был эволюцией предыдущего мотора Shovelhead , без изменения основной архитектуры двигателя.

Важно также держать в голове вопрос о том, что вы можете купить двигатель, похожий на Evo, от сторонних производителей с другим спектром различных характеристик — некоторые из которых имеют гораздо лучшие параметры, чем оригинал.

Так что же делать?

Мы все знаем слухи о причастности Porsche к V4 и уже с начала восьмидесятых, но как насчет V4?

Как насчет верхневального двигателя? Короткоходного двигателя?

Насколько сильно вы можете нажать на поклонников Харли перед тем, как они взбрыкнут?

Действительно ли вы хотите попытаться изменить формулу успеха?

Это — дилемма, которая затрагивала многие чувства, но тогда, впервые опыт японского мотостроения мог бы быть применен, потому что многие варианты в чертежах, лежащих до поры в столе, теперь опробованы другими, но пока никакой другой крупный мотопроизводитель все же не преуспел в том, что делал Harley-Davidson.

Хорошо, таким образом есть большеобъемные V-твины от различных, всеми признанных производителей, но в то время как они могли бы быть лучшими мотоциклами в технологическом плане, все же чего-то им недостает. Это не только вибрирующий V-твин с углом развала в 45°, который опробовала Хонда на Shadow АСЕ, это не просто штанговый привод, потому что Ямаха пробовала это на Wild Star. VN15 от Кавасаки развивал тонны вращающего момента и все же прошел мимо цели. Все это хорошие мотоциклы и каждый их них хорош по-своему, но это не Harley, несмотря на внешнее сходство и если Harley-Davidson сделал бы байки, которые были так … бездушны, поклонники Харли стали бы критиковать его за это.

Итак, если радикальная модернизация не рассматривается, то что остается?

Реальность проста. Эволюция. Эволюция Evo, который был сам по себе развитием Shovel, происходящего от Pan, который происходит в свою очередь от Knuckle. Продолжение тенденции последовательных моделей, используя появляющиеся технологии, но это делается на фоне погружения в историю — а история — кое-что, о чем ХД знает много.

Так, что Вы можете сделать, чтобы вывести Evo на новый уровень, не жертвуя надежностью и долговечностью? Для начала, вы можете потратить на поиски четыре года и более двух миллионов миль.

Начиная со времен упадка британской мотопромышленности, за Harley закрепилась одна из особенностей — длинноходный двигатель. Коротокоходные двигатели могут развивать большие обороты с меньшим количеством механических проблем, нежели длинноходные, и имеют более легкие компоненты, что обеспечивает более быстрый отклик.

Короткоходный мотор имеет возможность реализовать преимущество высоких оборотов, чтобы поддерживать вращение и таким образом есть возможность уменьшить вес маховика, в то время как у длинноходного мотора есть возможность использовать силу инерции относительно больших маховиков и вследствие чего возможно снизить частоту вращения. Длинноходные моторы – наследие старой технологии, — паровой. Пар имел большой момент, но не развивал большую мощность. Основная из присущих им проблем состоит в том, что несмотря на более медленное вращение коленвала, поршень должен пройти больший путь, что вызывает бóльшие нагрузки на стенки цилиндра, увеличивая шансы ускоренного износа. Оснований предполагать, что Эво имеет такую проблему, нет, но это означает лишь то, что на короткоходном моторе нет необходимости в техническом решении данной проблемы. Можно сказать, что короткоходные двигатели вырабатывают большую мощность на высоких оборотах, длинноходные же двигатели развивают больший момент на низких оборотах.

Конечно, если вы не ищите ультраспортивного диапазона мощности, то мощность на максимальных оборотах менее важна чем особенность длинноходных моторов выдавать неторопливую, мягкую тягу в широком диапазоне. И сейчас пропасть между Харли и крупнейшими японскими мотопроизводителями, которая когда-то увеличивалась, начинает уменьшаться.

Ямаха с WildStar 1600, порвала с традицией, сделав V-твин не только с воздушным охлаждением и штанговым приводом клапанов, но также и длинноходным. В их случае, это был слишком длинноходный, супертяговитый двигатель, который был сделан для больших круизёров. Но эти круизёры очень старались не превысить своим весом тонну, однако в основном диапазоне двигателю всё-таки не хватало тяги.

Тем временем, Харлей уменьшил ход поршня и увеличил диаметр цилиндра на новом Twin Cam 88, чтобы произвести если не короткоходный двигатель, то наиболее приближенный к ним, из тех которые мы видели у ХД. От Эво 88×108 мм, Twin Cam пришел к 95.3×101.6 мм, что решительно изменило характеристики двигателя. Кроме того, за счет увеличения диаметра цилиндра более чем на 98мм, они заложили возможность увеличения объема до 1550cc, подойдя таким способом к правильному квадрату.

Что, черт возьми, это все означает?

В основном то, что ваш Twin Cam 88 будет раскручиваться более свободно чем Эво, но терять часть естественного вращающего момента при этом, впрочем это более чем компенсируется увеличенным объемом. Бóльшая склонность к набору оборотов делает дросселирование более отзывчивым и увеличивает потенциал для тюнинга. Это уменьшает вибрацию до некоторой степени, но оставшаяся вибрация более резкая – следствием стало длительное использование старого Evo на Софтэйле , вплоть до появления нового Twin cam 88B с балансирными валами, который появился позже (2000г.). Такое изменение конструкции потребовало модификации профиля кулачков и иных фаз газораспределения, TwinCam получил второй распредвал и теперь каждый распредвал отвечает за один цилиндр.

Это удовлетворяло двум целям:

1) дать название двигателю

2) дать большую гибкость в выборе углов установки деталей в головках цилиндров и испытывающих некоторое давление от штанг толкателей.

В двух словах, штанга должна передать восходящее движение от распредвала до одного конца коромысла, которое преобразовывает это в нисходящее движение, открывая клапан в головке цилиндра. В целом, нет особых сложностей за исключением того, что для обеспечения правильной формы камеры сгорания предполагается расположение клапана под правильным углом, который в свою очередь диктует, где должен быть расположен конец коромысла, влияющий в свою очередь на то, куда должна пойти верхняя часть штанги. Вершина штанги должна быть на прямой линии от основания толкателя, чтобы штанги работали прямо и их ход был легким, основание толкателя входит в гидрокомпенсатор, который находится в контакте с кулачком распредвала, и который должен располагаться так, чтобы износ на его рабочей поверхности был минимальным.

Читайте также:  Максимальное количество оборотов асинхронного двигателя

Схема, когда кулачки для обоих цилиндров расположены на единственном распредвале (как на Evo и его предках) уменьшает инженерные варианты, потому что расположение этого распредвала — компромисс. Идеальный вариант — один распредвал на клапан (как на спортивных автомобилях), но это усложняет дело, особенно когда вы пробуете сохранить некоторые эстетические свойства оригинального двигателя.

Многие задумываются, в чем же секрет привлекательности старых моторов, ведь по характеристикам они сильно уступают современным. Кто-то сказал что они выглядят и работают как живые. Штанги толкателей снаружи двигателя, запоминающиеся имена (KnuckleHead, ShowelHead, PanHead), а не набор букв и цифр, который легко вылетает из головы. Может поэтому они и популярны до сих пор.

Два распредвала собраны на опорных подшипниках в собственном корпусе. В целях уменьшения шума привод выполнен цепью, сквозь корпус виден датчик положения распредвала и опорная плита, на которой крепиться масляный насос. Сквозь эту плиту также направляется масло в фильтр, задается направление штангам и на ней же закреплены маховики.

Таким образом, простой штанговый двигатель не столь прост, как это может показаться на первый взгляд. Следовательно, общий дрейф к OHC, требует более высокие головки цилиндра (если это не Ducati с десмодромными клапанами), и увеличенная высота такого двигателя радикально изменила бы вид байка целиком или потребовала бы еще более короткий ход поршня, чтобы уменьшить высоту мотора в целом. Благодаря же данному решению, появилась возможность изменить форму камеры сгорания и каналов впуска-выпуска, оптимизировать расположение клапанов, тем самым улучшить газообмен, что позволило увеличить отдачу и снизить выбросы.

Помимо этого, был изменен крепеж рокеров, так что они более не нуждаются в крышке головы цилиндра (rocker box) для поддержки. Также был использован опыт sportster — увеличение числа распредвалов. Теперь работа толкателей в самом картере стала иной — увеличилась прочность и снизился шум. Масло из головок цилиндров стекает через отверствия в картере непосредственно в полость с распредвалами (возле основания толкателей), обеспечивая смазку.

Схема расположение толкателей и распредвалов на спортстере (на рисунке фиолетовый — ось коленвала , красным показаны распредвалы , штанги толкателей желтые , рокеры – синие , клапана – темно-зеленые , а их седла – светло-зеленые ):

Схема работы на Эво: EVO

Схема работы на TC88: Twin Cam88

Много внимания было уделено деталям, поэтому сам картер стал более легким и прочным, переделано соединение двигателя с коробкой передач, теперь они соединены непосредственно и нагрузка на картер первичной передачи уменьшена. Внутри картера новые шатунные подшипники увеличенного размера. В своем стандартном исполнении они имеют запас прочности, что позволяет делать мотор более мощным без их замены. Шатунные подшипники запрессованы в новые кованые маховики, поддерживающие новые более крепкие шатуны.

Инженеры не отказались от воздушного охлаждения и увеличили оребрение цилиндров и голов цилиндров на 50%, скомбинировав это с меньшими скоростями хода поршней и улучшенной системой смазки. Новый маслонасос позволил уменьшить температуру поршней на 50º по фаренгейту (27.8º по цельсию). Система смазки все еще с сухим картером, но теперь масло фильтруется перед поступлением в двигатель, тогда как раньше было наоборот. Это обеспечивает более чистое масло в критичных местах. Также приятным дополнением является то, что масло разбрызгивается на донышки поршней, охлаждая их.

Последним важным изменением является переработка системы вентиляции картерных газов: новая схема распределяет и удаляет отработанные газы более эффективно.

Харли Дэвидсон предлагает наборы для тюнинга в своей линейке оригинальных запчастей, чтобы показать собственное доверие к мотору.

Характеристики двигателя:

Тип: 4-тактный, V-twin воздушного охлаждения с углом развала 45º

Степерь сжатия: 8.8:1 – 9.0:1

Диаметр цилиндра и ход поршня: 95.3×101.6 мм

Крутящий момент: 107Nm @ 3300rpm (Touring), 106Nm @ 2900rpm (Shorty Duals)

Мощность: 68 л/с @ 5500 об/мин

Коленвал: расположенные на одной шейке вильчатые шатуны (система нож-вилка)

Зажигание: последовательное, без потерь искры, MAP-N контроль (карбюраторные модели); последовательное, без потерь искры, Alpha-N контроль (карбюраторные модели)

Распредвалы: два распредвала, цепной привод с подпружиненными натяжителями

Картер: алюминиевый, вертикально разделяемый, отлитый под высоким давлением

Цилиндры: алюминиевые, отлитые под высоким давлением, с запрессованными чугунными гильзами, стопорное кольцо типа o-ring

Головки цилиндров: алюминиевые, постоянной формы с камерой сгорания объемом 85 куб см, по 1 свече на цилиндр, 12мм

Поршни: 2 компрессионных и 1 маслосъемное кольцо, с плавающим пальцем, охлаждаемые масляным разбрызгиванием.

И теперь о 88B

Никто всерьез не ожидал что харли сделает два мотора в одно время и линейка softail получила двигатель Twin Cam 88 в переделанной раме…но не обычный Twin Cam, а 88B. «B» означает «балансированный» — маленький механизм, представляющий из себя балансирные валы.

Очевидно, это было меньшим злом и идея установки двигателя на подушки (rubber-mount) в существенно переработанной раме softail, не должна была учитываться, потому что это было бы более дешевым вариантом.

Итак, трюк был в уменьшении вибраций в самом двигателе, вместо гашения вибраций от двигателя, как на Dyna, Tourer и Buell. Это давно уже использовалось в японских параллельных в-твинах 70-х, но впервые такое решение применили на харли. И это работает. Работает настолько хорошо, что softail с жестко установленным в раме двигателем (кстати, рама полюбилась за вид подвески), стал одним из наиболее привлекательных круизеров.

Кстати говоря, если бы действительно поставили двигатель на подушки, пришлось бы удлиннять базу, т.е. это сказалось бы на управляемости, жесткости и т.п. Уменьшить базу не позволил бы маятник, поэтому решение с балансирными валами было оптимальным.

Как это работает?

Если вы поместите груз на внешней стороне диска и будете его вращать, диск будет качаться. Если вращать его достаточно быстро, качания превратятся в вибрации. Если вы закрепите другой груз на другой стороне диска, он будет уравновешивать первый груз и вращение будет плавным.

Четырехтактные и четырехцилиндровые двигатели не имеют этой проблемы, потому что двигатель самобалансируется: когда два поршня подходят к ВМТ (один выталкивает отработанные газы из камеры сгорания, а второй сжимает смесь), другие два опускаются к НМТ (один впускает смесь, второй опускается после воспламенения смеси). V8 еще лучше, но когда в одном картере 2 двигателя, это всегда так. Двухтактные двойки также хорошо сбалансированы.

Оба поршня в двигателе харли достигают ВМТ примерно в одно время, что и дает знаменитый звук potato-potato. Рабочий ход не критичен здесь, первичная вибрация не представляет основной проблемы. Та вибрация которую мы рассматриваем, является вторичной, она вызвана возвратно-поступательным движением масс, когда шатуны в позициях «3 часа» и «9 часов» соответственно.

В этот момент сила взрыва смеси в камере сгорания уже израсходована и балансирные валы уравновешивают просто вес поршней, а не вес поршней под нагрузкой расширяющихся газов. По всем параметрам это значительно более простая задача , что позволяет увеличиват объем до 1550 куб см без проблем, потому что вес поршней для 1450сс почти равен весу поршней для 1550сс. Моторы 1550сс вибрируют чуть больше, но в основном это неконтролируемые первичные вибрации.

Читайте также:  Наладка схем управления асинхронных двигателей

Видимо, это и позволило вскоре выпустить TwinCam96 как раз объемом 1550сс.

Как видно на картинках, весь блок балансировки установлен в модифицированный картер, балансирные валы располагаются по разные стороны коленвала. Валы приводятся в движение цепью, проходящей под коленвалом. Цепь приводится в движение новой передачей (находящейся под крышкой зажигания) и удерживается тремя тугими натяжителями «башмак».

Балансирные валы это грузы со смещенным центром тяжести, которые должны быть точно спозиционированы для компенсации вибраций. Вы быстро узнаете о том что метки балансировки установлены неверно, потому что вибрации усилятся.

Как и в случае со всеми балансирными валами, система забирает свою толику мощности и 88B — не исключение. Но как это скажется на дорожных испытаниях покажет только время.

Уже показало 🙂 TC88 и TC88B — отличные моторы, никаких проблем именно с «железной частью» нет. Мотор позволяет и ехать на низких оборотах, как эво, так и крутить. А вот эво «стухал» на высоких оборотах. Так что харли в очередной раз порадовал поклонников качественным мотором. Проблемы появились лишь на TC96 — первые версии страдали от перегрева и были отозваны на доработку.

Конечно, потеря 5 л/с — не лучшая новость, но на крутящий момент это практически не повлияло. Даже меньшее значение в сравнении с предыдущим поколением — невысокая плата за значительно более ездовой мотоцикл.

Текст оригинальной статьи.

The Big Twin is dead,

long live the Big Twin.

Words: Andy Hornsby

In 1997 the V2 Evo that had been hugely important in the recovery of Harley-Davidson’s reputation and fortunes met its successor in the Twin Cam 88

please reload page if American-V interface is missing

It would have been interesting to be a fly-on-the-wall in the meeting when Harley-Davidson’s chiefs sat around to debate the future of their motive power for their flagship ranges. How do you improve on the Evo without killing the golden goose. Why improve on the Evo at all?

To see the full picture you’ve got to remember that the Evo was brought into production in 1984 and has been fiddled with since but without changing the fundamental engine. It is also important to consider that you can buy what is ostensibly an Evo engine from a variety of manufacturers with a massive array of different features – some of which are held to be better than the original.

Beware: this is a big picture to show the detailSo what to do?

We’re all aware of the rumours of Porsche involvement in a V4, and have been since the early eighties, but how about a V4? How about overhead cams? Short-stroke engines? How far could you push the Harley aficionados before they kicked up? Do you really want to change a successful formula?

It’s a dilemma that must have played on everyone’s sensibilities but then, for the first time, the experience of the Japanese motorcycle industry can be brought to bear because a lot of the options on the table have now been tried elsewhere and so far no other mainstream manufacturer has yet succeeded in building a Harley-Davidson. Okay so there are truckloads of V-Twins from a variety of sources with a recognised engineering background, but while they might be better motorcycles in terms of their technology, they lack an indefinable something. It’s not just about the 45-degree Vee, ‘cos Honda tried that with their ACE Shadow, it’s not purely push rods because Yamaha’s Wild Star went that way, Kawasaki’s VN15 had acres of torque and still went wide of the mark. All good motorcycles in their own right, but not Harleys despite all visual references, and if Harley-Davidson had made bikes that were so … soulless, they would have been slated for it.

So, if radical redesign is out of the question, what else is left?

Simple, really. Evolution. The evolution of the Evo, which itself was an evolution of the Shovel, of the Pan, and ultimately of the Knuckle. It continues the trend of successive models to use emerging technologies, but it does so against a background steeped in history – and history is something that the Motor Company knows a lot about.

So what can you do to bring the Evo to new levels of performance without sacrificing reliability and durability? To start with, you can spend four years and more than two million miles in finding out.

One thing that has set Harleys apart from the rest of the field since the untimely demise of the British motorcycle industry has been the long-stroke engine. Short-stroke engines can rev higher with fewer mechanical problems than long-stroke ones, and typically have lighter components within them, giving them better throttle response times. Short-stroke engines can use the advantage of lots of firing strokes to maintain momentum and so reduce flywheel weight, whereas a long-stroke will rely on the momentum of relatively huge flywheels to keep the engine spinning between fewer firing strokes. Long-stroke engines are really a legacy of an older technology – steam, which was more reliant on power than speed – and aren’t without their problems, most notably that even though the engine spins more slowly, the piston itself has further to go and so travels faster, and causes greater side loads on the cylinder wall creating more chance of wear: which isn’t necessarily to suggest that Evos have such a problem, just that the technical solution to reducing that wear is unnecessary on a shorter-stroke.

It can be said that that short-stroke engines generate higher horsepower at higher revs, long-stroke engines develop more torque at lower revs. Of course, if you’re not going for the ultra-sports range, top-end power is less important and the characteristics of a long-stroke engine lends themselves to unhurried, gentle usable power and so the gulf between Harley and the mainstream Japanese products grew for a time, but are now converging again.

With their 1600 WildStar, Yamaha broke with tradition and not only made an air-cooled, push rod V-Twin, but also a long-stroke V-Twin. In their case it was far too long a stroke, which made for an even more laid back cruiser but one which struggles to top the ton and is very much lacking at the top end of the rev range. Meantime, Harley reduced the stroke and increased the bore on the new Twin Cam 88 to produce, if not a short-stroke motor, certainly the closest thing we’ve seen from them yet. From the Evo’s 88x108mm, the Twin Cam went to 95.3×101.6mm drastically changing the characteristics of the engine as they went. Moreover, they have built into the barrels the capability of going to 1550cc, which is a bore of more than 98mm and so closer still to a square engine.

Читайте также:  Спрей для запуска холодного двигателя

What the hell does that all mean?

Well, basically that your Twin Cam 88 Harley will rev more freely than before, but in doing so, it loses some of its natural torque – which the increase in capacity more than compensates for. Greater ability to rev makes the throttle more responsive and increases the tuning potential. It also reduces vibration to some extent, but what vibration remains is harsher – hence the Softail’s continued use of the Evo until the 2000 range and a new 88B engine complete with balance shafts, more of which later.

Such a change in internal dimensions requires a modification in cam profiles and timing, and while they were at it, Harley stuffed a second camshaft in there and made each cam responsible for one cylinder. This served two purposes. It gave the engine a name but importantly it gave greater flexibility in the angles that exist in the cylinder heads, and took some pressure off the push rods.

In short, all a push rod does is to transfer an upward motion from the camshaft to one end of a rocker arm, which converts that into a downward motion to open a valve in the cylinder head. It’s all simple stuff except that to get the right shape of combustion chamber relies on getting the valve at the right angle, which in turn determines where the valve end of the rocker arm has got to be located, which specifies where the top of the push rod has got to go. The top of the push rod has got to be in a straight line from the bottom of the push rod, because push rods really should be straight to make life easy, and the bottom of the push rod goes into a tappet that is in contact with the cam, and which really should pass through the cases in a way that is not likely to promote wear and tear on its bearing surface. To have all of the cam lobes on a single shaft, as with the Beware: this is a big picture to show the detailEvo and its forebears, reduces your options, because the starting point is compromised by the need to serve two cylinders. The ideal, in some ways, is to follow Sportster practice and have one camshaft per valve, but that further complicates matters, especially when you’re trying to retain some of the aesthetic of the original motor.

The twin camshafts are held within their own subassembly, and are chain driven, to reduce noise, and are supported at both ends by bearings, and access via the cam cover shows the cam position sensor and support plate, which also retains the relocated oil pump and serves to direct oil to the filter, con rods and flywheels.

So the simple push rod motor isn’t quite as simple as it sounds, hence the general drift towards OHC, but overhead cams demand taller cylinder heads (unless they’re Ducati desmodromic OHCs), and the increased height of such a motor would radically change the look of the whole bike, or demand an even shorter stroke to keep the height down.

Having gone to the lengths of resolving the camshaft compromise, they were then able to change the shape of the combustion chamber and both ports, with their associated valves, to improve gas flow, improving power and reducing emissions into the bargain. Beyond that, they also changed the rocker mounts so that they no longer rely on the rocker box for support, as well as machining the tappet guide into the crankcase itself rather than the timing cover as previously – in-line with Sportster practice – both of which serve to reduce mechanical noise and increase durability, while a cross-drilled hole in the crankcase directs drain oil from the heads to the cam compartment near the tappet guides.

The crankcase itself is lighter and stronger with particular attention paid to high stress areas, and a revised interface between the engine and gearbox keeps those two components together reducing the strain on the inner primary drive case. Inside the crankcase lurks a new crank pin with an increased diameter designed to be better suited to the increased torque of its standard spec and performance motors based upon it. The crank pin is a press-fit into new forged flywheels and supports beefier con rods.

Still sticking with air-cooling, the fin area around the barrels and cylinder heads has been increased by 50% which combines with the lower piston speeds, and improved oiling offered by a new oil pump to reduce piston temperatures by 50-degrees Fahrenheit. The oiling system is still dry-sump but now the oil is filtered on its way to the engine rather than the way back which should ensure cleaner oil in critical areas, and which must benefit from frequent filter changes. One nice addition is the oil-pressure controlled oil jets that spray oil onto the underside of the pistons when things start getting a little warm.

The last major redesign is to the breather system which now dispenses with the timed breather gear completely, replacing it with a new breather filtering system allowing breather gases to escape more efficiently.

To show their confidence in the motor, Harley-Davidson offer emission-friendly performance kits and other performance parts through their Genuine Motor Parts and Accessories division.

Источник

Adblock
detector