Дроссельный выхлопной клапан

С клапаном или без? Как он работает и для чего выхлопные клапаны в KF? Было бы правильным отказаться от него?

В начале 80-х Международная Федерация приняла решение запретить выхлопные дроссельные клапаны в картинге, особенно, в классе 135. Решение было принято с целью избежать дальнейшего усложнения и бесполезного роста расходов. Тем не менее, с приходом KF, использование дроссельных клапанов было восстановлено в классах KF2 и KF1, для обеспечения большей производительности по сравнению с KF3, вдобавок к различию в ограничителе оборотов, диаметре карбюратора и сходствам, предусмотренным в этих 3-х классах. Как работает дроссельный клапан? Какие преимущества и недостатки он может принести?

ПРОСТОЙ, НО НЕ ЛЕГКИЙ

Выхлопные клапаны для высококачественных 2-х тактных двигателей могут быть 2-х типов: резонаторные и специфический дроссельный клапаны. Резонаторы — просто другая система, которая поддается настройке через соответствующие камеры, контролируемые клапаном, функционирование глушителя в более широком диапазоне: проще говоря, с этой системой у Вас есть возможность иметь длинный глушитель на маленьких оборотах и короткий — на высоких, с преимуществами, которые напоминают 100-й класс для всех тех пилотов, которые его помнят… Дроссельный клапан, тем не менее, является механизмом, который может изменять высоту выпускного окна. Изменяя высоту выпускного окна и сопоставляя ее с временной диаграммой и диаграммой время/участок, Вы можете последовательным путем увеличить режим использования двигателя. Мы все знаем что, фактически, 2-х тактный двигатель с «низким» выпускным окном — имеет склонность быть более быстрым на низких оборотах и не таким эффективным сточки зрения максимальной мощности и ускорения. И наоборот, двигатель с «высоким» выпускным окном, имеет тенденцию быть очень «ленивым» на низких оборотах, но намного более эффективным сточки зрения максимальной мощности и ускорения. Значительный рост в производительности гарантирован выхлопным дроссельным клапаном, который, тем не менее, дается не только изменением выпускной диаграммы — Вы также меняете соотношение между перепускными окнами и тем же выпускным окном: таким образом, сжатие внутри цилиндра изменяется в соответствии изменению оборотам, помогая или нет величине внесенной нагрузки. Среди первых, кто догадался о важности использования выхлопного дроссельного клапана, который мог расширить стандартное краткосрочное перекрытие, — были инженеры Ямаха с системой YPVS и, в последствии, пришли Сузука, Хонда, Ротакс и несколько других производителей, с другими системами, которые использовали те же принципы с другими механизмами.

Типичный пример пневматического дроссельного клапана для картинга, RAVE: газы из цилиндра наполняют диафрагму внутри пневматического клапана, давление вырастает с ростом оборотов и дроссель поднимается соответственно этому росту. Привод размещен на механизме с целью увеличения или уменьшения требуемого давления, когда клапан открыт, изменяя предварительную нагрузку противодействующей пружины. Легко говорить, сложно настроить…

Не вдаваясь в заслуги работы этих систем закрытия выхлопа, мы можем сказать, что благодаря им 2-х тактные двигатели направлялись в становлении их менее жесткими и более легкими в управлении, настолько, что несколько производителей 2-х тактных мотоциклов в 80-х использовали этот вид решения для получения максимальной производительности и превосходной практичности на дорогах каждый день. В гонках, в обоих случаях-на треке и на грунтовой дороге, дроссельные клапаны делали легче езду на мотоциклах с особенной мощностью, около 400л.с/литр.

Поворотный дроссель цилиндра системы выхлопа YPVS, придуманный Ямахой: взгляните на варианты кривой, сопоставленный с открытием выпускного клапана. Изначально дроссельные клапаны управлялись двумя способами: механическим и пневматическим пуском. В механических, принятие движения от ведущего вала начиналось центробежным выключателем, который мог быть отрегулирован с помощью веса центрифуги, массы или нагрузки, которые противодействовали ему.

Вместо этого, пневматическое действие использует давление выхлопных газов, чтобы запустить диафрагму, соединенную с закрывающей заслонкой. Противодействие пружины, перемещает клапан обратно на его стартовую позицию спадением давления. Работая над упругостью пружины и типом мембраны — можно изменить скорость открытия.

Под выхлопным дросселем находится маленькое отверстие для его поднятия диафрагмой, используя давление газа внутри канала. Когда обороты поднимаются, дроссель достигает сопротивления противодействующей пружины. Перед омологацией, ошибки в позиционировании отверстия, создавали большие проблемы для работы в некоторых двигателях KF… Этот тип клапана, известный как RAVE (Rotax Automatically Variable Exhaust- автоматически изменяемый выхлоп Ротакс), использовался Ротаксом длительное время, и был отправной точкой для производства дроссельных клапанов для картов KF. Как мы увидим, слабое место — в тенденции к отсутствию гарантии устойчивого функционирования: иногда они даже были склонны к блокировке. Наиболее современными являются электронные системы. Управляемые серво приводом, который контролируется электронным устройством, они намного более надежны, чем пневматические версии и делают возможным последовательное и/или ступенчатое открытие дроссельной заслонки, в соответствии с требованием определенной скорости вращения и, в соответствии с нагрузкой на двигатель, также делая его более современным.

СЛОЖНОЕ РОЖДЕНИЕ

Когда пришло время ввода дроссельных клапанов в двигателях KF, производители обратились к технологии пневматического клапана Ротакс (RAVE), жалуясь, однако, на некоторые проблемы, причиненные начальным этапом его использования, которые часто создавали некоторые «кризисы отказов» в этих «пересадках». Позиция точки отбора давления, наклон «гильотины» по отношению к оси цилиндра, расстояние между краями клапана и кромками гильзы, допуск и стыковка, точная настройка открытия через предварительную нагрузку (контролируемую ручным рычагом на механизме) или вид используемой пружины делали некоторые настройки сложными.

Обратите внимание, как незначительно закрыта выхлопная поверхность вспомогательной накладкой… Весьма «косметическое» решение.
В первых омологациях, механики должны были действительно попотеть, чтобы заставить клапан работать правильно на протяжении всего уик-енда: иногда достаточно было поработать с богатой смесью, чтобы заблокировать заслонку.
Со второй омологацией для двигателей KF, производители сделали несколько изменений, оптимизируя функционирование этого механизма, особенно механического рычага, (позиция заслонки, ее угол по отношению к цилиндру, допуски соединения) таким образом, чтобы избежать первоначальных проблем. С очень сильной пружиной, используемой для первой омологации, фактически, клапан иногда блокировался и увеличивал обороты, тогда когда пика давления, который открывал его, было достаточно для противопоставления закрытию, контролируемому пружиной. Поэтому инженеры должны были усиленно работать и изучить умные системы как, например, магнит, который мог удерживать клапан открытым с момента, как тот достиг максимального открытия, но затем, когда давление газа падало, стремился возвращаться назад от преобразователя благодаря действию все той же противодействующей пружины.

НЕОЖИДАННАЯ ЭВОЛЮЦИЯ

Затем, во время последнего периода омологации, производители ввели также вариант дроссельного клапана, который мог вступать не только в центральное выпускное окно, но также и в боковые вспомогательные окна: решение, которое никогда не встречалось в мотоциклетном секторе.

Пример последнего поколения дроссельного клапана KF, с вспомогательным перекрытием рядом с центральной заслонкой главного окна. Частичное закрытие вспомогательных окон, не полностью изменяет их диаграмму, даже если они находятся очень далеко от гильзы (слишком далеко…), но отношение между площадью окна не меняется радикально: реальная причина огромного преимущества обеспечена дроссельным клапаном.
Видя, как идут дела в упрощенном классе KF3, в одном мы уверены — не только дроссельный клапан является причиной, ответственной за провал классов KF на национальном и региональном уровне.
Причина, по которой в мотоциклетной области (мы также говорим и о мировом чемпионате скорости) никто никогда не работал над подобным решением, продиктовано фактом, что реальная разница в производительности, гарантированная дроссельным клапаном, происходит не столько за счет изменениями в программе выхлопа, как с изменением размера выпускного окна, изменяя, таким образом, давление в цилиндре и помогая или нет величине нагрузки, внесенной с каждым циклом. Вероятно, это нововведение представляет более эстетический аспект, чем функциональный, принимая во внимание сниженную величину боковых окон и недостаточное влияние с точки зрения управления общей площадью выхлопа.

УПРОЩЕНИЕ KF… С КЛАПАНОМ ПОКОНЧЕНО?

Существует много разговоров об упрощении класса KF, как технических регламентов, так и в производстве моторов, как минимум, на национальном уровне. Если, на международном уровне пилот может позволить себе механика для шасси и настройщика моторов, то этого не происходит на национальном уровне (за исключением редких случаев). Поэтому, с такой изощренностью нужно покончить, чтобы помочь возвращению пилотов для класса с прямым приводом, тех, которые прекратили гоняться или, возможно, перешли в другие классы.
По сути, различные классы с прямым приводом, если с одной стороны имеют заслугу в привлечении новых пилотов в картинг, благодаря электро стартеру (важный шаг вперед), то они имеют недостаток разрушения классов. Слишком много классов, которые уже имеют всего нескольких пилотов в воскресенье: классы, которые не формируются из-за отсутствия требуемого количества заявок, стали своего рода правилом любой воскресной гонки.

Все начиналось здесь: Ротакс настроил пневматический дроссельный клапан, именуемый RAVE, в 80-х. Вот где началось развитие клапана для двигателей KF.

Слева: здесь Вы можете видеть, насколько сложен запуск электронной дроссельной заслонки (Априлия RS250) который, кроме, скорости вращения, также управляет прогрессивным открытием в соответствии нагрузке (открытие акселератора), а не только в соответствии с оборотами.
Справа: схема функционирования выхлопного дроссельного клапана Хонда СК250 для трековых гонок, видите, насколько не закрыты вспомогательные окна, потому что их поверхность очень мала: это разница в соотношении между проводящей поверхностью и выхлопом обеспечивают главное преимущество, предоставленное дроссельным клапаном

В одном мы убеждены — не только дроссельный клапан является вещью, ответственной за провал класса KF на национальном и региональном уровне, видя, как более простой KF3 тоже уходит. Однако, количество заявок на мероприятия доказывает, что что-то должно быть сделано в ближайшем будущем и слишком не затягивать с этим. В этом смысле, ТМ, предложил упрощенную версию КР для национальных гонок, с существенными упрощениями, без дроссельного клапана, сохранения промежуточного вала (который скоро доказал свою эффективность с точки зрения оптимизации надежности), и чего-то, без чего сейчас Вы не можете обойтись -электро стартера. Это мог быть правильный способ, как это сделать: верно, что не возможно вернуться назад во времени, но также верно то, что вы не можете всегда идти только вперед- это дорога заканчивается в канаве!

МНЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ

Мы спросили 4-х производителей двигателей, могли KF2 извлечь пользу, при отмене клапана на выхлопе, для перезапуска класса на национальном уровне. Вот, что они сказали:

ТМ Клаудио Фленги
Чтобы сделать класс KF2 более популярным на национальном уровне, в моем понимании, Вы должны сделать его более проще, чем просто отменить выхлопной клапан. Должна быть установлена упрощенная электропроводка, как та, что мы предложили и, особенно, карбюратор поплавкового типа который сделал бы запуск двигателя проще и намного более надежным по сравнению с использованием диафрагменного карбюратора.
При этом способе, стоимость двигателя была бы более или менее той же, но стоимость эксплуатации была бы достаточно отличающейся, это то, что влияет больше на конечный бюджет.

Vortex Джованни Корона
Позвольте начать с того, что выхлопной клапан больше не создает проблем. Мы используем его без всяких проблем и не только на двигателях KF, но также и на Rok. Двигатель KF — хороший шаг вперед, по сравнению с 100-ой: с этим двигателем мы обычно меняли поршень каждые 20 минут и шатун после каждого часа эксплуатации.
В наши дни, Супер KF(mono класс с шестнадцатитысячным ограничителем оборотов) использует тот же поршень 2 часа и восстановленный низ после каждых 7-ми часов эксплуатации! Проблема в KF на национальном уровне в слишком сдерживающем регламентировании и это снижает численность пилотов. Оно должно быть свободным, как в KZ.
Удаление клапана снизило бы стоимость, но только немного, но это значительно уменьшило бы мощность двигателя, которая делает его особенно аппетитным.

IAME инженер Андреа Боссаглия
Ликвидация дроссельного клапана может дать незначительное преимущество для конечного потребителя, но потом, это не 100 Евро, цена клапана, которые разрешат проблему. Но, тем не менее, это изменение было бы причиной непостоянства в регламентах, в то время, как успех класса основан также на стабильности в инструкциях. Хотя есть одна вещь, ликвидация дроссельного клапана сделала бы KF2 менее производительным, и, следовательно, менее интересным для пилотов. Последняя омологация для двигателей KF, решила большинство проблем, имеющихся в прежние годы с первой омологацией: на техническом уровне, сегодня категория работает.

Maxter Марко Соларино
Для национального класса я соглашусь с ликвидацией дроссельного клапана, который я бы оставил исключительно на двигателях для международных соревнований.
Для тех, кто начинает, или у кого нет механика для поддержки, каждый аксессуар, более чем осложнение. Каждая форма упрощения также для проводки и карбюратора, сделала бы класс хорошим. В частности, поплавковый тип карбюратора был бы дальнейшим шагом вперед.

Перевод Н.Гой

Источник http://kartsport4you.com/
Оригинал на английском языке http://www.vroom.it/en