Горючую смесь надо чем-то воспламенить. Воспламенение производится электрической искрой, которая появляется в свече зажигания, ввернутой в головку цилиндра.
Поршень при помощи стального стержня-шатуна соединен с валом, имеющим изгиб — колено. Это коленчатый вал с кривошипом. Коленчатый вал вращается в подшипниках. На одном конце коленчатого вала насажено массивное колесо, которое называется маховиком.
Если мы станем поворачивать коленчатый вал с того положения, когда поршень находится в верхней мертвой точке, то колено будет уходить в сторону и через шатун потянет поршень вниз. Это будет происходить до тех пор, пока поршень не пройдет половину пути. Продолжая движение, колено повернется вниз, а поршень достигнет мертвой точки. Коленчатый вал повернется на 180°, поршень опустится вниз. Из нижнего положения коленчатый вал будет, продолжая движение, поворачиваться вверх. Конечно, и поршень пойдет вверх из н. м. т. в в. м. т. Расстояние от в. м. т. до н. м. т. называется ходом поршня.
Объем цилиндра, заключенный между мертвыми точками, называется рабочим объемом. Его принято измерять в кубических сантиметрах. Сумма объемов камеры сгорания и рабочего объема называется полным объемом цилиндра.
Четыре такта
Мы уже знаем, что для того, чтобы двигатель мог работать, надо сначала зарядить его горючей смесью.
Как же это делается? Поставим поршень в верхнюю мертвую точку и станем вращать коленчатый вал. Поршень будет уходить вниз, и пространство над ним увеличится. Давление воздуха в цилиндре станет меньше атмосферного. В цилиндре образуется разрежение. Одновременно с этим открывается впускной клапан, и горючая смесь, приготовленная в особом приборе — карбюраторе, быстро заполнит цилиндр (рис. 20).
Рис. 25. Поршень двигателя мотоцикла М-72.
Головка поршня имеет днище, которое воспринимает непосредственное давление газов. Днище может иметь разную форму — выпуклую, как у поршня двигателя К-55, ИЖ-56, или плоскую, как у поршня двигателя М-72. У некоторых двигателей, например мотороллера «Вятка» и мотоцикла М-52, днища поршней имеют более сложную форму.
Юбка поршня служит для направления его движения по цилиндру. У двухтактных двигателей она имеет вырезы для открывания окон. У мотоцикла ИЖ-56 на юбке имеется прорезь. При нагревании поршня прорезь предохраняет поршень от заедания в стенках цилиндра. Примерно на середине поршня сделаны два сквозных отверстия. Эти отверстия с внутренней стороны снабжены приливами. Отверстия с приливами называются бобышками.
В бобышки вставляется поршневый палец, соединяющий поршень с шатуном. Палец делается пустотелым — это облегчает его вес. Материалом для него служит мягкая сталь, которая хорошо переносит удары, не ломается. А чтобы палец не изнашивался быстро, поверхность его термически обрабатывается.
При работе двигателя палец поворачивается в бобышках и в верхней головке шатуна. Такое крепление называется плавающим. Специальные стопорные кольца удерживают палец и не дают ему выйти из бобышек. Цилиндр и поршень при работе двигателя нагреваются и расширяются. Чтобы не произошло заклинивания поршня в цилиндре, поршень вставляют в цилиндр так, что между ним и стенками цилиндра всегда имеется некоторый зазор. В верхней части поршня, которая больше нагревается, этот зазор больше, а в нижней — меньше.
Зазор неизбежен, но при такте сжатия смесь сможет пройти в него, давление в двигателе упадет, а это вызовет понижение мощности. От этого предохраняют специальные кольца — поршневые. Они сделаны из чугуна и вставлены в кольцевые канавки на головке поршня. Кольцо имеет разрез — замок. Когда кольцо наденут на поршень и вставят в цилиндр, оно плотно прижимается к его стенкам. Кольцо заполняет зазор между стенками цилиндра и поршнем и преграждает путь газам. Такие кольца называются компрессионными: они сохраняют компрессию — давление.
На поршне четырехтактного двигателя, кроме компрессионных, устанавливается маслосбрасывающее кольцо. Это кольцо при движении вниз снимает масло со стенки цилиндра. Это уменьшает образование нагара.