Силови клапани - Моите статии - Справочник на статиите - MYMADMOTO KDX200SR

Максим СУХАНОВ, Ростовска област, Новочеркаск

Мотоциклетистите вече разполагат с много кросови и ендуро двутактови мотори в ръцете си. И за мнозина задвижващият клапан не работи поради старост. Често собствениците не само не разбират как работи, но и защо изобщо е необходим - а те просто изхвърлят този механизъм. И напразно - много полезен възел.

За да увеличат мощността на 2-тактов двигател, като същевременно поддържат голям въртящ момент в широк диапазон от обороти, дизайнерите използват различни трикове, за да се отърват от симетрията на времето на клапаните му.

В изпускателната система резонаторът е настроен така, че отразената от стените му вълна с високо налягане да се върне към изпускателния прозорец в момента, когато всички отработени газове са напуснали цилиндъра през прозореца и блокира пътя на свежата горивно-въздушна смес . По този начин двигателят е настроен на режим на максимална мощност или максимален въртящ момент на двигателя. Но в други режими двигателят работи по-зле, отколкото преди настройка. За да бъде "гъвкав", в края на 70-те и 80-те години, силовите клапани са използвани при проектирането на спортни двигатели. Има няколко дизайна, но всички имат една задача - да настроят изпускателната система към различни режими на работа на двигателя.

Дизайнерите на Konig не философстват. На мотори за спортни лодки бяха монтирани резонатори, дължината на средната част на които може да се променя в диапазона от 28 до 35 см. При минимална дължина мощността на двигателя е 82 к.с. при 9000 об/мин, при максимум - 67 к.с. при 7500 об/мин. Но при 7000 оборота в минута, "удължаването" на тръбата вдига мощността от 52 на 65 к.с.! В този режим механизмът раздвижва резонатора. Всичко изглежда просто. Всъщност това устройство е много обемисто и тежко и е много трудно да се направи така, че частите да не се вклиняват и да не пропускат отработени газове навън.

Yamaha YPVS Power Valve - Въртящ се цилиндричен клапан. Разположен е хоризонтално, точно зад изходния прозорец. Тъй като скоростта на коляновия вал намалява, той частично блокира изпускателния отвор и създава ефект, че прозорецът става по-нисък. В резултат на това двигателят работи така, сякаш ъгълът на отваряне на изпускателния отвор е намален от 200 ° на 160 °. С затварянето на макарата максималният въртящ момент се измества към ниски обороти.

Попитайте, какъв е ефектът? Ето един от 1980-те спортни мотори на Yamaha. Със свободен изпускателен порт той развива 120 к.с. при 11000 об/мин, достигайки максимален въртящ момент при 9000 об/мин. Когато макарата е затворена, пиковата мощност се движи до 10 000 об/мин, а максималният въртящ момент до 8 000 об/мин. Но в същото време при ниски и средни обороти стойността на въртящия момент се увеличава с повече от 30%! При по-малко принудени „граждански“ двигатели макарата обикновено започва да се отваря плавно след 4000 об/мин и напълно освобождава отработените газове при 7000 об/мин. 500-кубиковите мотоциклети на тази компания, оборудвани със силови клапани, са печелили многократно състезания от Гран При, благодарение на отличната си динамика на ускорение. "Граждански" версии на това устройство бяха инсталирани на Yamaha 250 LC YPVS, 350 LC YPVS и 500 LC YPVS.

Дизайнът YPVS предполага две възможности за управление на макарата: механичен TZ - когато центробежният механизъм с тежести реагира на промяна в скоростта на коляновия вал и завърта макарата с тяга, както и RD, при който електрониката определя честотата на импулсите на запалителната система и дава команди на стъпков двигател, който премества макарата с кабел.

Силов клапан Honda (ATAS): 1 - прозорец на резонансната камера; 2 - клапан ATAS; 3 - лост; 4 - пружина; 5 - управляващ вал; 6 - ролка; 7 - вал на системата ATAS; 8 - колянов вал; 9 - центробежна машина, която едновременно контролира ATAS и времето за запалване.

За разлика от "плавния" YPVS, системата ATAS на Honda работи на стъпки. Неговият клапан отваря прохода от изпускателния канал към резонансната камера и количеството, с което е отворен, влияе на работата на двигателя много по-малко от YPVS. С увеличаване на честотата на въртене на коляновия вал, топчетата на управляващия механизъм на коляновия вал под действието на центробежна сила се движат в жлебовете и натискат върху диска, който затваря клапана чрез система от лостове. В същото време настройката на изпускателната система се променя и в резултат максималната мощност и въртящ момент се изместват към високи обороти.

В системата за автоматичен контрол на изпускателната система Suzuki (SAEC) на спортния велосипед RG500 (също TX250X и др.) Преминаването към резонансната камера е блокирано от въртящ се клапан. Той, подобно на клапана ATAS, влияе на работата на двигателя на стъпки. В ранните проекти макарата завърташе центробежен регулатор. По-късно той беше заменен от стъпков двигател, управляван от сензор на коляновия вал. Вместо тромава свързваща система, дизайнерите инсталираха кабел. И двете опции работеха при 7000 оборота в минута.

В системата на Kawasaki-Integrated-Power-Valve-System (KIPS) отработените газове се контролират от две малки цилиндрични макари, разположени вертикално в два допълнителни изпускателни отвора. Те се въртят от центробежна машина, която в същото време регулира времето на момента на запалване. При високи обороти макарите не пречат на отработените газове да текат от цилиндъра към ауспуха. С намаляване на скоростта те блокират страничните канали и насочват част от отработените газове от централния канал към общата резонансна камера - и настройката на изпускателната система се променя.

Kawasaki Power Valve (KIPS): 1 - главен изпускателен порт; 2 - допълнителни изходни канали; 3 - резонансна камера; 4 - макари. Ляв - работа на клапана при високи скорости, отдясно - при ниски.

Всички тези системи - механични и електрически - отнемат мощност от двигателя, макар и леко. Инженерите от Rotax, които измислиха устройство, наречено Rave, действаха по-хитро - те се възползваха от безплатната енергия на отработените газове: налягането в ауспуха е пропорционално на натоварването на двигателя, което означава, че може да бъде използва се за управление на силовия клапан! Изгорелите газове под налягане влизат в камерата на клапана (виж фигурата) и, преодолявайки силата на пружината, повдигнете амортисьора. Каналът, свързващ камерата и изпускателната система, е тънък - следователно колебанията на налягането в изпускателния отвор се изглаждат. Тази система е добра и с това, че вентилът реагира не само на оборотите на двигателя, но и на количеството натоварване на двигателя. Колкото повече дроселът е отворен и колкото по-високи са оборотите на двигателя, толкова повече мощност развива двигателят. Това означава, че колкото по-голямо е налягането в изпускателния канал и толкова по-широко ще се отвори силовият клапан. Разликата в налягането в близост до изходния отвор е голяма. Сравнете: 6,2 атм. при максимален въртящ момент и 4,4 атм. при 4000 оборота в минута! Освен това най-рязкото увеличение започва след 7000 об/мин. При по-ниски скорости клапата затваря изходния прозорец с 20%.

Системата се оказа много ефективна, поради което се използва в мотокроса от много години. 125 кубикови двигателя развиват 32 к.с. при 11 700 оборота в минута - изглежда не е много. Но тази мощност беше придружена от невероятен въртящ момент за такова изместване: 17,2 Нм при 9000 об/мин!

Всички горепосочени системи са подобрили значително работата на двутактовите двигатели. Но те имаха и недостатъци, с които дизайнерите не се справиха напълно: консумацията на енергия за управление на клапаните (с изключение на Rotax Rave) се оказа твърде висока, за да се игнорира. Основната причина, поради която макарите и амортисьорите се движат плътно и понякога се вклиняват, са въглеродните отлагания. Дори и най-модерните масла не помогнаха да се отървете от него. Разработчиците на електронно управляваната система YPVS са програмирали "мозъците" така, че всеки път, когато се включи запалването, клапанът се върти няколко пъти напред-назад, за да изстърже въглеродните отлагания по тялото си. Силовите клапани също са вклинени поради силна деформация на частите на клапаните при нагряване. Механизмът на двуцилиндровите двигатели беше особено изкривен. Така че валовете на различните цилиндри не замръзват плътно след добро проникване, те бяха свързани чрез съединител.

Но тук е най-важното: силовият клапан е ефективен само при принудителни двигатели, колкото по-високо е нивото на усилване, толкова по-голям е ефектът. От вътрешните двигатели само Izh-PS и, може би, Izh-Yu4, след инсталирането на такова устройство, могат да имат по-добра производителност и дори тогава, ако са оборудвани с добре настроена изпускателна система. И сега обобщаващ отговор на въпроса на читателя: прикачването на силов клапан към Izh-P5 е безсмислено начинание.

Силов клапан Rotax (Rave): 1 - клапанна камера; 2 - гъвкава мембрана; 3 - пружина; 4 - амортисьор; 5 - канал, през който налягането навлиза в клапанната камера.