Зачем нужен мощностной клапан (6 видео)

Содержание

Мощностной клапан в системе выпуска 2-тактных двигателей.
Двухтактная система силовых клапанов — Two-stroke power valve system
Работа двухтактного двигателя
Доработки инженерного дизайна
Suzuki AETC и Super AETC
Система силовых клапанов YPVS-Yamaha
Honda ATAC
Клапан Honda Power Port
Honda V-TACS
Honda RC-клапан
Kawasaki KIPS
🔍 Видео

Видео:Мощностной клапан. Стоит ли ставить на мотоциклы Иж, Минск, Восход?Скачать

Мощностной клапан в системе выпуска 2-тактных двигателей.

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.

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.

Читайте также: Абсорбер ваз 2115 инжектор 8 клапанов

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.

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.

Видео:Настройка EXC300 на стенде | Мощностной клапанСкачать

Двухтактная система силовых клапанов — Two-stroke power valve system

Система электропитания клапана двухтактных является усовершенствованием с обычным двухтактным двигателем , который дает высокую выходную мощность в более широком RPM диапазоне.

Видео:Zuumav k8 mt250. Проблемы мощностного клапана. Глючный блок.Скачать

Работа двухтактного двигателя

Инсульт является действием поршня путешествующего по всей длине его цилиндра . В двухтактном двигателе с одним из двух ударов сочетает в себе такт впуска и такт сжатия , в то время как другие тактных сочетает в себе тактных сгорания и такта выпуска .

Читайте также: Термостатический клапан с повышенной пропускной способностью прямой

Когда поршень движется вверх в цилиндре, он создает зону низкого давления в картере ; при этом свежий воздух и распыленное топливо всасываются из карбюратора через отверстие в стенке цилиндра или непосредственно в картер. По мере того как поршень продолжает движение вверх, передаточные и выпускные отверстия закрываются, таким образом удерживая горючую смесь в камере сгорания. Когда поршень достигает верхней части цилиндра, смесь в цилиндре сжимается до точки воспламенения .

Второй ход начинается после возгорания. Рабочий ход начинается после того , как воздушно-топливная смесь воспламеняется. Сгоревшее топливо создает давление в цилиндре над поршнем и толкает его вниз. Когда поршень проходит среднюю точку хода вниз, выпускной канал сбоку от цилиндра открывается и инициирует поток сгоревшего топлива в камеру расширения или глушитель через коллектор .

Затем поршень движется вниз, где остается топливовоздушная смесь от предыдущего такта впуска-сжатия. Вскоре после того, как выпускное отверстие открывается движением поршня вниз, переходные отверстия начинают открываться. Передаточные каналы действуют как канал, по которому топливовоздушная смесь перемещается из картера в цилиндр над поршнем. Когда поршень достигает нижней части хода, второй ход завершается, и процесс повторяется.

Видео:Мощностной клапан на выхлопе на примере КТМ 125Скачать

Доработки инженерного дизайна

Единственные движущиеся части в простых двухтактных двигателях — это коленчатый вал, шатун и поршень. Однако такая же простота конструкции приводит к тому, что двухтактный двигатель становится менее экономичным и производит высокие удельные уровни нежелательных выбросов выхлопных газов. В нижней части рабочего такта передаточные каналы, через которые подается свежая топливно-воздушная смесь, открыты одновременно с выпускным отверстием. Это может позволить значительному количеству свежего топлива проходить прямо через двигатель, не сгорая в процессе выработки энергии. Правильно спроектированные выхлопные системы помогают минимизировать потери сырого топлива в процессе выхлопа, но карбюраторный двухтактный двигатель всегда будет расходовать немного топлива (современные двигатели с прямым впрыском этого избегают).

Многие производители двухтактных мотоциклов оснащают их системами выпускных клапанов. Эти клапаны изменяют высоту (и ширину) выпускного отверстия, тем самым расширяя подачу мощности в более широком диапазоне оборотов. Выхлопные отверстия фиксированных размеров производят полезную мощность только в узком диапазоне оборотов, что также влияет на расход топлива и выбросы.

В гоночном мотоцикле это не проблема, поскольку двигатель почти все время работает на высоких оборотах. Однако на шоссейном / пригородном велосипеде ограниченный диапазон мощности является проблемой. Чтобы обеспечить более низкую мощность оборотов в минуту, а также позволить двигателю производить большую мощность на высоких оборотах, используется система силовых клапанов.

Все системы силовых клапанов изменяют продолжительность времени открытия выпускного отверстия, что дает двигателю полезную мощность на низком уровне в сочетании с превосходной мощностью на верхнем уровне. Производители также включили вспомогательные вытяжные камеры, которые увеличивают «настроенную длину» камеры расширения.

Приведение в действие силового клапана может быть механическим (зависит от числа оборотов) или электрическим (серводвигатель), все чаще с электронным управлением. Электронное управление обеспечивает более высокую степень точности, а также возможность изменять открытие клапана и настраиваться на условия.

Suzuki AETC и Super AETC

Двигатели Suzuki AETC и Super AETC, автоматический контроль времени выпуска отработавших газов: версия с двумя лопастями устанавливалась на VJ21 RGV250, а версия с тремя лопастями — на VJ22 RGV250 и Suzuki RG150 .

В системе AETC системы силовых клапанов обычно частично закрываются на низких оборотах; в закрытом состоянии он позволяет двигателю развивать большую мощность. Однако до определенного момента мощность падает, так как двигатель не может удалить достаточно газов из выхлопных газов. Когда силовой клапан открыт, это позволяет большему количеству газов выходить из выпускного отверстия. Эту систему можно узнать по небольшой коробке над выпускным отверстием; силовые клапаны расположены в этой коробке. В зависимости от клапана они могут состоять из двух (более старая версия) или трех (более новая версия) отдельных лопастей.

Система силовых клапанов YPVS-Yamaha

YPVS Двигатели Yamaha, система клапанов мощности Yamaha: инженеры Yamaha поняли, что, изменяя высоту выпускного отверстия, они могут эффективно изменять мощность двигателя, обеспечивая оптимальную мощность и крутящий момент во всем диапазоне оборотов, так и родился YPVS. Клапан представляет собой цилиндрическую конструкцию «ватного барабана», проходящую через верхнюю часть выпускного отверстия, он вращается серводвигателем, управляемым из блока управления, получающего информацию от CDI (и других мест). Клапан имеет слегка овальную форму. Это изменяет высоту и размер выпускного отверстия на разных оборотах двигателя, максимизируя доступную мощность во всех диапазонах оборотов, сначала открываясь при 3k об / мин для низкой мощности, постепенно между 3-6k, полностью открываясь при 6k об / мин для максимальной мощности , на большинстве 125сс. Он устанавливался на все более поздние модели двухтактных шоссейных велосипедов RZ / RD (125, 250, 350 и 500 куб.см), линейки TZR. Он также был добавлен в серию DT (125lc 2/3) после 1984 года (но был заблокирован в закрытом состоянии для соответствия британским правилам для учащихся до (R) в 1988-04 годах, в котором был полностью функциональный клапан YPVS). двигателя, хоть и не сильно изменился по скорости, но просто более надежен, чем его предшественник. Серия мотоциклов для мотокросса YZ имеет механический силовой клапан, который активируется на скорости вращения. YPVS встречается только на мотоциклах с жидкостным охлаждением, но не на версиях с воздушным охлаждением. Yamaha также использовала гильотинную версию в некоторых своих более поздних моделях, таких как модель TZR250 3XV SP 1994 года, и многие более поздние гоночные велосипеды TZ. TZR250R 3XV SPR фактически использует Triple-YPVS, который представляет собой комбинацию конструкций гильотины и «хлопковой катушки».

Читайте также: Ремень генератора ваз 2110 16 клапанов схема

Yamaha была фактически первой компанией, которая показала стабильные результаты с их YPVS в своих гоночных мотоциклах. OW35K 1977 года был первым гоночным мотоциклом, оснащенным системой гидрораспределителей, и он выиграл Гран-при Финляндии в 1977 году. Эффект Каденаси использовался и контролировался до такой степени, что давал Yamaha большое преимущество перед всеми другими производителями в конце 70-х и в последующие годы. середина 80-х. Первыми уличными велосипедами с YPVS были RZ / RD350 YPVS (начиная с LC2) и RZ / RD500 GP Replica в 1983-84 годах.

Honda ATAC

Система ATAC: Система камеры Honda с автоматическим усилением крутящего момента работает, эффективно увеличивая или уменьшая объем выхлопной системы с помощью небольшой дроссельной заслонки, расположенной непосредственно перед выхлопным патрубком. На низких оборотах ведомая шестерня центробежного коленчатого вала открывает клапан в небольшую камеру и увеличивает объем выхлопных газов, позволяя выхлопным газам проходить через камеру. На высоких оборотах клапан ATAC закрывается, и выхлоп просто выходит в расширительную камеру. Камера расширения большего размера позволяет увеличить мощность при более низких оборотах из-за дополнительного времени, необходимого для «отскока» импульса для эффекта нагнетателя. Он использовался на их мотоциклах CR, велосипедах GP и шоссейных велосипедах MTX, MVX, NS и NSR.

Клапан Honda Power Port

Клапан HPP. Центробежный регулятор открывает и закрывает двухлопастный выпускной клапан (более 50 деталей).

Honda V-TACS

«V-TACS» — система камеры с регулируемым усилением крутящего момента — работает иначе, чем «система ATAC», и будет работать только тогда, когда она используется вместе с настроенным глушителем. Настроенные глушители / расширительные камеры увеличивают мощность, но только при тех оборотах, на которые они рассчитаны, и могут фактически вызвать потерю мощности за пределами настроенных оборотов. «Система V-TACS» использует преимущество использования камеры расширения без потери мощности за пределами настроенной частоты вращения камеры расширения. Внутри головки и цилиндра двигателя есть камера, закрываемая клапаном. Эта герметичная камера выходит в выпускное отверстие, когда клапан открыт. При низких оборотах этот клапан открыт, это увеличивает объем выпускного коллектора и сводит на нет потери мощности, которые обычно наблюдаются при низких оборотах с расширительной камерой. На средних оборотах клапан закрыт, это позволяет расширительной камере работать. Он идентифицируется по головке и цилиндру, поскольку он намного больше обычного для своего рабочего объема, стенка цилиндра также отлита с надписью VTACS на ней.

V-TACS — это система клапанов с ножным приводом, созданная Honda на некоторых ее небольших двухтактных мотоциклах и скутерах, таких как Honda FC50 .

Honda RC-клапан

Honda Регулирующий клапан Revolution разработан и работает в принципе как «система AETC.» Небольшой компьютер контролирует обороты двигателя и регулирует двухлопастной выпускной клапан с помощью электрического сервопривода. Honda оборудовала многие двухтактные мотоциклы, такие как модели NSR125 и NSR250, силовыми установками RC-Valve.

Kawasaki KIPS

Kawasaki использует систему гидрораспределителей под названием KIPS (Kawasaki Integrated Power Valve System) на своих двухтактных байках. KIPS использует как изменение высоты порта, закрытие канала вторичного порта, так и резонансную камеру. KIPS управляется механическим регулятором на одноцилиндровых машинах. Двухцилиндровые и более новые одноцилиндровые модели велосипедов имеют электродвигатель, передающий движение через кабель и соединения, называемые HI-KIPS.