Как работает мощностной клапан (7 видео)

Видео:Настройка EXC300 на стенде | Мощностной клапанСкачать

Мощностной клапан в системе выпуска 2-тактных двигателей.

Расскажите, пожалуйста, как работает мощностной клапан в системе выпуска 2-тактных двигателей — я хочу такой изготовить и установить его на «Иж-П5».

Максим СУХАНОВ, Ростовская обл., г. Новочеркасск

Сейчас у мотоциклистов на руках полно кроссачей и эндуро прошлых лет с 2-тактными моторами. И у многих от старости не работает мощностной клапан. Часто владельцы не только не понимают, как он устроен, но и зачем он нужен вообще — и эти просто выбрасывают этот механизм. И очень зря — очень полезный узел.

Чтобы увеличить мощность 2-тактного двигателя, сохранив при этом большой крутящий момент в широком диапазоне оборотов, конструкторы с помощью различных ухищрений избавляются от симметричности фаз его газораспределения.

В системе выпуска резонатор настраивают так, чтобы волна высокого давления, отраженная от его стен, возвращалась к выпускному окну в момент, когда все отработавшие газы вышли из цилиндра в окно, и преграждала путь свежей бензовоздушной смеси. Так настраивают мотор на режим максимальной мощности или максимальный крутящий момент двигателя. Но в остальных режимах двигатель работает хуже, чем до настройки. Чтобы он стал «гибким», на рубеже 70-80-х годов в конструкциях спортивных моторов стали применять мощностные клапаны. Существует несколько конструкций, но у всех одна задача — подстраивать выпускную систему под различные режимы работы двигателя.

Конструкторы фирмы Konig не стали мудрствовать. На спортивные лодочные моторы установили резонаторы, длину средней части которых можно изменять в пределах от 28 до 35 см. При минимальной длине мощность мотора составляет 82 л.с. при 9000 об/мин, при максимальной — 67 л.с. при 7500 об/мин. Но при 7000 об/мин «удлинение» трубы поднимает мощность с 52 до 65 л.с! Именно в этом режиме механизм и раздвигает резонатор. Все вроде бы просто. На деле же это устройство очень громоздкое и тяжелое, а изготовить его так, чтобы детали не клинили и не пропускали наружу отработавшие газы, очень сложно.

Мощностной клапан YPVS от компании Yamaha — вращающийся цилиндрический золотник. Он расположен горизонтально, сразу за выпускным окном. При уменьшении оборотов коленвала он частично перекрывает выпускной канал и создает эффект, будто бы окно становится ниже. В результате двигатель работает так, будто угол открытия выпускного окна сокращается с 200° до 160°. По мере закрытия золотника максимум крутящего момента смещается в сторону низких оборотов.

Спросите, каков эффект? Вот показатели одного из спортивных моторов Yamaha выпуска 1980 года. Со свободным выпускным каналом он развил 120 л.с. при 11000 об/мин, достигая максимального крутящего момента при 9000 об/мин. Когда золотник закрыт, пик мощности перемещается к 10000 об/мин, а максимальный крутящий момент — к 8000 об/мин. Но при этом на малых и средних оборотах величина крутящего момента возрастает более чем на 30%! У менее форсированых «гражданских» двигателей золотник обычно начинает плавно открываться после 4000 об/мин и полностью освобождает выпуск при 7000 об/мин. 500-кубовые мотоциклы этой фирмы, оборудованные мощностными клапанами, много раз побеждали в гонках Гран-при — именно благодаря отличной динамике разгона. «Гражданские» версии этого устройства устанавливали на Yamaha 250 LC YPVS, 350 LC YPVS и 500 LC YPVS.

Конструкция YPVS предполагает два варианта управления золотником: механический TZ — когда на изменение частоты вращения коленвала реагирует центробежный механизм с грузиками и поворачивает золотник тягой, а также RD, у которого электроника определяет частоту импульсов системы зажигания и отдает команды шаговому электродвигателю, который передвигает золотник тросом.

Читайте также: Клапан для системы приточной противодымной вентиляции

Мощностной клапан Honda (АТАС): 1 — окно резонансной камеры; 2 — клапан АТАС; 3 — рычаг; 4 — пружина; 5 — управляющий вал; 6 — ролик; 7 — вал системы АТАС; 8 — коленчатый вал; 9 — центробежный автомат, одновременно управляющий АТАС и углом опережения зажигания.

В отличие от «плавного» YPVS, система АТАС фирмы Honda действует ступенчато. Ее клапан открывает проход из выпускного канала в резонансную камеру, и величина, на которую он открыт, влияет на работу двигателя гораздо меньше, чем YPVS. С увеличением частоты вращения коленва-ла шарики управляющего механизма на ко-ленвале поддействием центробежной силы перемещаются в канавках и давят на диск, который через систему рычагов закрывает клапан. При этом изменяется настройка выхлопной системы и, как следствие, максимумы мощности и крутящего момента сдвигаются в сторону высоких оборотов.

У системы Suzuki Automatic-Exhaust-Control-System (SAEC) спортивного мотоцикла RG500 (атакже ТХ250Х и т.п.) проход в резонансную камеру перекрывает поворотный золотник. Он, как и клапан системы АТАС, влияет на работу мотора ступенчато. В ранних конструкциях золотник поворачивал центробежный регулятор. Позже его заменил шаговый электродвигатель, которым управляет датчик на коленчатом валу. Вместо громоздкой системы тяг конструкторы установили трос. Тот и другой варианты срабатывали при 7000 об/мин.

В системе Kawasaki-Integrated-Power-Valve-System (KIPS) отработавшими газами управляют два маленьких цилиндрических золотника, расположенные вертикально в двух дополнительных выпускных каналах. Их вращает центробежный автомат, который заодно регулирует момент опережения зажигания. На высоких оборотах золотники не мешают отработавшим газам поступать из цилиндра в глушитель. При снижении оборотов они перекрывают боковые каналы и направляют часть отработавших газов из центрального канала в общую резонансную камеру — и настройка выпускной системы изменяется.

Видео:Мощностной клапан на выхлопе на примере КТМ 125Скачать

Мощностной клапан в системе выпуска 2-тактных двигателей.

Максим СУХАНОВ, Ростовская обл., г. Новочеркасск

Читайте также: Вакуумный клапан санг енг кайрон

Читайте также: Зазор клапанов ман тга д 2876

Мощностной клапан Kawasaki (KIPS): 1 — основной выпускной канал; 2 — дополнительные выпускные каналы; 3 — резонансная камера; 4 — золотники. Слева — работа клапана на высоких оборотах, справа — на низких.

Все эти системы — механические и электрические — хоть и немного, но отбирают мощность у двигателя. Инженеры фирмы Rotax, придумавшие устройство под названием Rave, поступили хитрее — воспользовались дармовой энергией отработавших газов: давление в глушителе пропорционально нагрузке на двигатель, значит, его можно привлечь для управления мощностным клапаном! Отработавшие газы под давлением поступают в камеру клапана (см. рисунок) и, преодолевая силу пружины, поднимают заслонку. Канал, соединяющий камеру и выпускную систему тонкий — поэтому колебания давления у выпускного окна сглаживаются. Эта система хороша еще и тем, что клапан реагирует не только на обороты двигателя, но и на величину нагрузки на двигатель. Чем больше открыта дроссельная заслонка и чем выше обороты двигателя, тем большую мощность развивает мотор . А значит, тем больше давление в выпускном канале и тем шире откроется мощностной клапан. Разница давлений возле выпускного окна велика. Сравните: 6,2 атм. при максимальном крутящем моменте и 4,4 атм. при 4000 об/мин! Причем наиболее резкое увеличение начинается после 7000 об/мин. При меньших оборотах заслонка перекрывает выпускное окно на 20%.

Система оказалась очень эффективной, вот почему ее много лет применяли в мотокроссе. 125-кубовые моторы развивали 32 л.с. при 11700 об/мин — казалось бы, не много. Но этой мощности сопутствовал невероятный для такого рабочего объема крутящий момент: 17,2 Н.м при 9000 об/мин!

Все вышеописанные системы существенно улучшили показатели двухтактных двигателей. Но им были присущи и недостатки, с которыми конструкторы до конца так и не справились: затраты мощности на управление клапанами (кроме Rotax Rave), оказались слишком велики, чтобы на них не обращать внимание. Основная причина того, что золотники и заслонки двигались туго, а иногда и клинили — нагар. Избавиться от него не помогли даже самые современные масла. Разработчики системы YPVS с электронным управлением запрограммировали «мозги» так, чтобы каждый раз при включении зажигания золотник несколько раз поворачивался туда-сюда, дабы соскоблить отложившийся на его теле нагар. Мощностные клапаны клинили еще и из-за сильной деформации деталей клапана при нагреве. Особенно сильно перекашивало механизм двухцилиндровых моторов. Чтобы валы разных цилиндров не застыли намертво после хорошего прохвата, их соединяли через муфту.

Но вот что самое существенное: мощностной клапан эффективен только на форсированных моторах, чем выше уровень форсировки — тем больший эффект. Из отечественных двигателей только у «Иж-ПС» и, может быть, у«Иж-Ю4» после установки такого устройства могут стать лучше характеристики, да и то, если их оборудовать хорошо настроенной выпускной системой. И вот теперь резюмирующий ответ на вопрос читателя: пристраивать мощностной клапан к «Иж-П5» — бессмысленная затея.

Мощностной клапан Rotax (Rave): 1 — камера клапана; 2 — гибкая мембрана; 3 — пружина; 4 — заслонка; 5 — канал, через который давление поступает в камеру клапана.