Ограничители мощности двигателя: устройство и применение.

Введение

Устройство, установленное на впуске двигателя для ограничения его мощности. Рестрикторная пластина или воздушный ограничитель – это устройство, устанавливаемое на впуске двигателя для ограничения его мощности. Подобные системы иногда применяются в дорожных транспортных средствах (например, на мотоциклах) в целях страхования, но в основном – в автоспорте для ограничения максимальной скорости, выравнивания конкурентных возможностей и снижения затрат; страховые требования также учитываются в автоспорте.

Собираются

После того, как автомобили группы B были запрещены к участию в ралли из-за чрезмерной мощности (по слухам, достигавшей 600 л.с.), высокой скорости и опасности, FISA решила, что мощность раллийных автомобилей не должна превышать… На некоторое время специальных ограничений не требовалось (например, Lancia Delta HF 4WD группы A имела около 250 л.с. в 1987 году). Однако с развитием технологий в 1990-х годах, мощность автомобилей группы A, по слухам, достигла 405 л.с. и более. В связи с этим FIA ввела обязательные рестрикторы для двигателей с наддувом (турбонаддувом и механическим нагнетателем) во всех категориях (World Rally Car, группа A и группа N). Это означает, что раллийная версия автомобиля, такого как Mitsubishi Lancer Evolution, может иметь меньшую мощность, чем дорожная версия (считается, что 280-сильный Evo VII развивал более 300 л.с., а на некоторых рынках продавались версии FQ 320, FQ 340, FQ 360, FQ 400, где число обозначает общую мощность). Это также означает, что характеристики крутящего момента и мощности двигателя необычны. Двигатель выдает пиковый крутящий момент и почти максимальную мощность на относительно низких оборотах, а затем, до ограничителя, крутящий момент снижается, а мощность практически не растет. В 1995 году Toyota Team Europe использовала незаконное устройство для обхода рестриктора (что позволило получить дополнительные 50 л.с.). В результате команда лишилась результатов сезона 1995 года и была отстранена от участия в ралли до конца 1996 года.

НАСКАР

Серия NASCAR Cup и Xfinity Series обязали использовать дроссельные пластины на Международной скоростной трассе в Дейтоне и на суперскоростной трассе в Таладеге с 1988 года, и до 2019 года на Daytona 500 только для Кубковой серии. Пластины были введены в эксплуатацию в 1988 году в результате аварии на Winston 500 в Таладеге в 1987 году, когда автомобиль Бобби Эллисона врезался в переднюю ограду на достаточно высокой скорости, чтобы разрушить почти 30 метров ограды и остановить гонку под красным флагом на два часа. Следующая гонка в Таладеге в том же году проходила с меньшим карбюратором, однако NASCAR обязал использовать дроссельную пластину в конце сезона. Ограничения введены в интересах безопасности водителей и зрителей, поскольку скорости выше 290 км/ч, используемые на трассах в Дейтоне и Таладеге, создают риск переворачивания автомобилей исключительно из-за аэродинамических сил. Тяжесть аварий на более высоких скоростях также значительно выше, что подтверждается телеметрическими данными аварий, таких как Эллиотт Сэдлер на Pocono Raceway и Майкл Макдауэлл на Texas Motor Speedway, которые превышали показатели на трассах с дроссельными пластинами. Такие гонщики, как Расти Уоллес, приводили данные, показывающие, что дефлекторы на крыше автомобилей не могут удержать их на земле при скорости выше 328 км/ч. Недостатком использования дроссельных пластин стало увеличение плотности гоночной группы, вызванное снижением мощности в сочетании с естественным сопротивлением воздуха. На трассах в Дейтоне и Таладеге большинство гонок омрачаются как минимум одной аварией, обычно называемой "Большой аварией", поскольку автомобили редко разъезжаются. Таладега считается более вероятной трассой для таких инцидентов, поскольку трасса невероятно широкая, что позволяет автомобилям ехать бок о бок в три-четыре ряда. С новым покрытием в Дейтоне гонки в три ряда стали намного проще, и участились массовые аварии. В Daytona 500 2011 года было зафиксировано рекордное количество вызовов автомобиля безопасности, включая массовую аварию из 17 машин на раннем этапе гонки. Эти аварии часто подвергаются критике, несмотря на многомашинные столкновения на других трассах и, как правило, большую серьезность последствий на трассах без дроссельных пластин. Кроме того, плотность гоночной группы была значительно меньше в период с 1988 по 1990 год, пока больше команд не освоили тонкости этого типа гонок и не улучшили свои автомобили (и навыки водителей). Сезон Sprint Cup 2011 года стал последним полным сезоном Кубка с карбюраторными двигателями; в конце сезона 2011 года NASCAR объявил о переходе на систему электронного впрыска топлива в сезоне 2012 года. Система впрыска, используемая NASCAR, отличается от системы, используемой в IndyCar Racing и других сериях автоспорта; система EFI, внедренная NASCAR, была совместима со старыми дроссельными пластинами, что позволило NASCAR продолжать их использовать для снижения скорости на суперскоростных трассах и экономии средств для гоночных команд. Дроссельные пластины крепились под корпусом дроссельной заслонки, который располагался на том же месте, что и прежние карбюраторы. Последней гонкой с оригинальными дроссельными пластинами стала Daytona 500 2019 года; после этой гонки автомобили перешли на конический проставочный элемент переменного размера, который уже использовался на всех остальных трассах, за исключением того, что проставочный элемент имел меньшие отверстия, чем те, которые использовались на меньших трассах, чтобы обеспечить скорость ниже 320 км/ч. Форма проставочного элемента помогает автомобилю более плавно направлять воздух во впускной коллектор, повышая эффективность использования топлива, при этом ограничивая воздушный поток. С этим изменением NASCAR также обязал использовать более крупные задние спойлеры, более крупные передние сплиттеры и специально расположенные аэродинамические каналы в передней части автомобиля. Сочетание этих элементов увеличило сопротивление воздуха, компенсируя увеличение мощности и поддерживая скорости, близкие к тем, которые были до перехода на конический проставочный элемент. Хотя качество гонок заметно улучшилось, а обгоны стали проще благодаря большей мощности и более длинным дистанциям для обгона, скорости также заметно увеличились, превысив 320 км/ч и даже достигнув 330 км/ч. Начиная с 2022 года, правила использования дроссельных пластин были применены на Атланта Мотор Спидвей из-за опасений по поводу скорости после перекладки трассы и изменения угла наклона поворотов до 28 градусов.

The NASCAR Cup Series and Xfinity Series have mandated the use of restrictor plates at Daytona International Speedway and Talladega Superspeedway since 1988, and until the 2019 Daytona 500 for Cup Series only. The plates were put into use in 1988 as a result of a wreck in the 1987 Winston 500 at Talladega that involved the car of Bobby Allison crashing into the frontstretch catch fence at a high enough speed to destroy almost 100 feet of the fence and put the race under a red flag condition for two hours. The following race at Talladega that year would be run with a smaller carburetor, however, NASCAR mandated the use of the restrictor plate at the end of the season. The restrictions are in the interest of driver and fan safety because speeds higher than the 190 mph range used for Daytona and Talladega risk cars turning over through sheer aerodynamic forces alone. The severity of crashes at higher speeds is also much greater, shown by telemetry readings of wrecks such as Elliott Sadler at Pocono Raceway and Michael McDowell at Texas Motor Speedway that were far higher than registered on restrictor plate tracks. Drivers such as Rusty Wallace have cited data showing that the roof flaps used on the cars cannot keep them on the ground above 204 mph. The drawback to the use of the restrictor plates has been the increased size of packs of cars caused by the decreased power coupled with the drag the vehicles naturally produce. At Daytona and Talladega, most races are marred by at least one wreck, usually referred to as "the Big One", as cars rarely become separated. Talladega has been considered the more likely track for these instances to occur as the track is incredibly wide, enough to have three to four distinct lines of cars running side by side. With the new pavement at Daytona, three wide racing became far easier, and multi car wrecks became more common. The 2011 Daytona 500 saw a record number of cautions including an early 17 car pile up. These wrecks tend to be singled out for criticism despite multicar crashes at other tracks and the generally greater severity of impact on non restricted tracks. In addition, the packs were far smaller in 1988 through 1990 until more teams mastered the nuances of this kind of racing and improved their cars (and drivers) accordingly. The 2011 Sprint Cup season was the last complete Cup season with carbureted engines; at the end of the 2011 season, NASCAR announced that it would change to an electronic fuel injection system for the 2012 racing season. The injection system used by NASCAR is a different system from that used in IndyCar Racing and other motorsports series; the EFI system that NASCAR put into use was compatible with the old restrictor plates, allowing NASCAR to continue to use them to keep the speeds lower at the superspeedways and save costs for race teams. The restrictor plates were bolted beneath a throttle body that sits in the same place as the former carburetors. The last race with the original restrictor plates was the 2019 Daytona 500; after that race, the cars moved to a variable sized tapered spacer already used at all other tracks, with the exception that the spacer would have smaller holes than the ones used at the smaller tracks, to ensure speeds stay under 200 mph. The shape of the spacer helps a car funnel more air smoothly into the manifold, increasing fuel performance, while ensuring airflow is still restricted. With that change, NASCAR also mandated the use of larger rear spoilers, larger front splitters, and specially placed front end aero ducts. The combination of those features increased drag on the cars, counteracting the increased horsepower, keeping the cars close to the speeds they were running prior to the switch to the tapered spacer. While the racing quality noticeably improved, and passing was made easier with larger horsepower and bigger runs, speeds also noticeably increased past 200 mph, and even into 205 mph ranges. Starting in 2022, restrictor plate rules were used for Atlanta Motor Speedway because of concerns over speed after the circuit was repaved and reconfigured to 28 degree banking.

Причина ограничительных табличек

В 1970 году NASCAR впервые использовал ограничительные пластины в рамках поэтапного перехода от семилитровых (427 кубических дюймов) двигателей к шестилитровым (358 кубических дюймов), которые вступили в силу в конце сезона 1973 года. После тестов и с учетом мнения таких гонщиков, как Дэвид Пирсон, Бобби Айзек и Бобби Эллисон, NASCAR обязал использовать ограничительную пластину для двигателей большого объема семь литров. Двигатели малого объема, в диапазоне 358 кубических дюймов (которые до сих пор используются в NASCAR), от использования пластин были освобождены; первым автомобилем, участвовавшим в гонке с двигателем малого объема, стал Dick Brooks на Daytona 500 в 1971 году, где он управлял Dodge Daytona 1969 года с пятилитровым двигателем (точнее, 305 CID). Переходный период продолжался до 1974 года, когда был введен текущий лимит в 358 кубических дюймов (5870 куб. см). Поскольку использование ограничительных пластин в начале 1970-х годов рассматривалось как временная мера, и не каждый автомобиль их использовал, большинство фанатов не называют это "гонками с ограничительными пластинами". Это похоже на сезон 2006 года Формулы-1, где команды с двигателями V10 использовали воздушные рестрикторы и ограничители оборотов, а команды с двигателями V8 – нет. Второе применение последовало после аварии Бобби Эллисона на Winston 500 в 1987 году на трассе Talladega Superspeedway. У автомобиля Эллисона, Buick LeSabre, лопнула шина при входе в триовал, он развернулся и взлетел в воздух, задней частью врезавшись в ограждение. Хотя автомобиль не попал на трибуны, он разрушил около 30 метров ограждения, и обломки ранили нескольких зрителей. После летних гонок на двух суперскоростных трассах с использованием карбюраторов меньшего размера (390 кубических футов в минуту (cfm) вместо 830 cfm), которые оказались недостаточными для достаточного снижения скорости автомобилей, NASCAR вновь ввел ограничительные пластины, на этот раз на двух самых быстрых трассах – суперскоростных трассах: Daytona для всех гонок, санкционированных NASCAR, и Talladega для гонок Кубка. Automobile Racing Club of America также ввел ограничительные пластины на своих соревнованиях на этих двух трассах. В 1992 году, когда серия Busch Grand National начала гонки на Talladega, пластины были внедрены в соответствии с их использованием на Daytona. Беспокойство NASCAR по поводу скорости из-за соотношения мощности к весу привело к использованию ограничительных пластин на других трассах. Серия Goody's Dash (ныне известная как серия ISCARS с новым владельцем) использовала ограничительные пластины на Bristol, по крайней мере, в последние годы существования серии, когда автомобили использовали шестицилиндровые двигатели (по сравнению с традиционными четырехцилиндровыми двигателями), в дополнение к гонкам на Daytona. Однако ограничительные пластины изначально не использовались для грузовиков серии Camping World Truck Series. Вместо этого для этих гонок было реализовано аэродинамическое снижение всасывания воздуха за счет использования карбюратора 390 cfm и, в конечном итоге, конического переходника карбюратора. В сочетании с аэродинамическим недостатком грузовиков это позволило NASCAR избежать использования такого оборудования для грузовиков до 2008 года. В 2008 году серии Nationwide Series (ныне известная как Xfinity Series) и Truck Series начали внедрять конические прокладки в двигателях для ограничения мощности по сравнению с автомобилями Sprint Cup во всех 35 (NNS) и 25 (NCTS) гонках. Обе серии NASCAR теперь используют ограничительную пластину и коническую прокладку на двух трассах. Третье применение произошло в 2000 году. После трагических аварий Адама Петти и Кенни Ирвина-младшего на трассе New Hampshire International Speedway во время гонок серии Май Busch и серии Кубка Уинстона в июле соответственно, NASCAR приняла ограничительную пластину шириной в один дюйм (2,54 см), чтобы замедлить автомобили перед узкими поворотами в рамках серии реформ, направленных на устранение проблем с заклинившей дроссельной заслонкой, которые, как предполагалось, вызвали обе смертельные аварии. Для гонки Кубка Уинстона она была использована только один раз на Dura Lube 300. Джефф Бертон лидировал во всех 300 кругах в последующей гонке, несмотря на ожесточенную борьбу 23 автомобилей в два ряда в первых десяти кругах, драматический обгон 22 автомобилей за 100 кругов Джоном Андретти (который финишировал седьмым) и две попытки Бобби Лабонта в последние 50 кругов, когда он вырвался в лидеры, но Бертон обошел его на финишной прямой. Использование ограничительных пластин, задуманное как экстренная мера до более постоянной замены, было прекращено на New Hampshire для следующей гонки Кубка. Однако автомобили класса Modified до сих пор используют ограничительную пластину, поскольку скорости для этого класса гоночных автомобилей слишком высоки без нее. Трасса с тех пор была изменена с использованием барьеров SAFER для повышения безопасности гонок. Ограничительные пластины остаются постоянным элементом для автомобилей класса Modified, и в гонках часто фиксируется более 20 официальных обгонов на 100–125 кругах. Расти Уоллес протестировал автомобиль на трассе Talladega Superspeedway без ограничительной пластины в 2004 году, достигнув максимальной скорости на задней прямой и средней скорости за круг. Признавая восторг от этого достижения, Уоллес также признал: "Нет никакого способа, чтобы мы могли гоняться на таких скоростях – было бы безумием думать, что мы могли бы выпустить на трассу группу автомобилей, делающих это". В 2016 году, после серии неконкурентоспособных гонок на Indianapolis Motor Speedway, NASCAR начала серию тестов для серии Xfinity с использованием меньшей ограничительной пластины, чем на Daytona и Talladega, и аэродинамических элементов. После успешных тестов пакет правил был введен для гонки 2017 года в Indianapolis. На 2018 год этот пакет используется на Indianapolis, Michigan и Pocono для серии Xfinity и в All-Star Race в серии Cup.

NASCAR used restrictor plates first in 1970 as part of a phased transition from the seven litre era (427 cubic inch) to the six litre era (358 cubic inch) engine that would be in effect at the end of the 1973 season. Following testing and input from drivers such as David Pearson, Bobby Isaac, and Bobby Allison, NASCAR mandated the use of a restrictor plate for the big block seven litre engines. Small block engines, in the 358 cubic inch range (which is still used today in NASCAR), were exempt from the plates; the first car to race with a small block engine was Dick Brooks at the 1971 Daytona 500, where he ran a 1969 Dodge Daytona with a five litre engine (to be exact, 305 CID). The transition period lasted until 1974, when the current 358 cubic inch (5870cc) limit was imposed. As the early 1970s use of restrictor plates was considered a transitional process, and as not every car used restrictor plates, this is not what most fans call "restrictor plate racing". This is similar to the 2006 Formula One season, where teams using V10 engines were run with air restrictors and rev limiters while teams running V8 engines were not. The second use came following the crash of Bobby Allison at the 1987 Winston 500 at Talladega Superspeedway. Allison's Buick LeSabre blew a tire going into the tri oval at , spun around and became airborne, flying tail first into the catch fencing. While the car did not enter the grandstands it tore down nearly 100 feet of fencing and flying debris injured several spectators. After a summer where the two subsequent superspeedway races were run with smaller carburetors (390 cubic feet per minute (cfm) instead of 830 cfm) proved to be inadequate to sufficiently slow the cars, NASCAR imposed restrictor plates again, this time at the two fastest circuits, both superspeedways: Daytona for all NASCAR sanctioned races and Talladega for Cup races. The Automobile Racing Club of America also enforced restrictor plates at their events at the two tracks. In 1992, when the Busch Grand National series began racing at Talladega, the plates were implemented, in keeping with their use at Daytona. NASCAR's concerns with speeds because of power to weight ratios result in restrictor plates at other tracks. The Goody's Dash Series (known now as the ISCARS series with its new ownership) used restrictor plates at Bristol during at least the last years of the series' existence when the cars were using six cylinder engines (compared to the traditional four cylinder engines), in addition to their Daytona races. However, restrictor plates were not initially used for Camping World Truck Series trucks. Rather, aerodynamic air intake reduction through the use of a 390 cfm carburetor, and eventually a tapered carburetor spacer were implemented for those races. Combined with the aerodynamic disadvantage of the trucks, this allowed NASCAR to avoid the use of such equipment for the trucks until 2008. In 2008, the Nationwide Series (now known as Xfinity Series) and Truck Series began implementation of tapered spacers in the engines to restrict power compared to Sprint Cup cars at all 35 (NNS) and 25 (NCTS) races. Both these NASCAR series now use a restrictor plate and tapered spacer at the two tracks. The third use came in 2000. Following fatal crashes of Adam Petty and Kenny Irwin Jr. at the New Hampshire International Speedway during the May Busch Series and July Winston Cup Series races, respectively, NASCAR adopted a one inch (2.54 cm) restrictor plate to slow the cars headed towards the tight turns as part of a series of reforms to alleviate stuck throttle problems which were alleged to have caused both fatal crashes. For the Winston Cup race, it was used just once at the 2000 Dura Lube 300. Jeff Burton led all 300 laps in the ensuing race, despite a 23 car two abreast battle in the first ten laps, a dramatic charge past 22 cars in 100 laps by John Andretti (who finished seventh), and two charges by Bobby Labonte in the final 50 laps where he took the lead but Burton beat him back to the stripe. The use of restrictor plates, intended as an emergency measure pending a more permanent replacement in any event, was discontinued at New Hampshire for the following race for Cup only. However, the Modifieds still use a restrictor plate because the speeds are too great for that class of racecar without them. The track has since been changed with SAFER Barriers to improve racing safety. Restrictor plates remain a permanent fixture on the Modifieds and the racing has often broken 20 official lead changes for 100–125 laps of competition. Rusty Wallace tested a car at Talladega Superspeedway without a restrictor plate in 2004, reaching a top speed of in the backstretch and a one lap average of While admitting excitement at the achievement, Wallace also conceded, "There's no way we could be out there racing at those speeds it would be insane to think we could have a pack of cars out there doing that." In 2016, following a series of uncompetitive races at Indianapolis Motor Speedway, NASCAR began a series of tests for the Xfinity Series using a smaller restrictor plate than used at Daytona and Talladega and aerodynamic aids. After the tests were successful, the rules package was imposed for the 2017 race at Indianapolis. For 2018, the package is being used at Indianapolis, Michigan, and Pocono for the Xfinity Series and in the All Star Race in the Cup Series.

Конкурентное качество гонок с ограничительными пластинами

Частая критика ограничительных пластин заключается в большом размере пелотонов в гонках, при этом крупные аварии, как отмечено выше, подвергаются осуждению, несмотря на большую опасность "меньших" столкновений на трассах без ограничений. В гонках с ограничительными пластинами формирование пелотонов часто приводило к значительному увеличению обгонов с изменением позиций. На трассе Talladega Superspeedway автомобили серии Sprint Cup превысили 40 официальных смен лидера шестнадцать раз, начиная с 1988 года, включая обе гонки Sprint Cup 2010 года в Talladega, в которых было зафиксировано 87 официальных смен лидирования в течение 188 кругов по регламенту. (В гонке Aaron's 499 2010 года было 88 смен лидера, но 88-я – обгон Кевина Харвика, принесший ему победу – произошла на последнем круге третьей попытки финиша по системе "зеленый-белый-шахматный"). Daytona International Speedway обычно менее конкурентоспособна, поскольку возраст асфальтового покрытия (трасса была переасфальтирована в 1978 и 2010 годах) снизил сцепление автомобилей с трассой, что существенно затруднило обгоны. Гонка в Нью-Гэмпшире 2000 года вызвала критику, поскольку Джефф Бертон лидировал от старта до финиша; ограничительные пластины были названы причиной затруднения обгонов, что противоречит их использованию в гонке поддержки Busch North накануне, где лидер менялся семь раз за 100 кругов, а также высококонкурентному характеру гонок Modified с ограничительными пластинами. Как отмечалось выше, в гонке на 300 кругов в первые десять кругов развернулась борьба за третье место между 23 машинами, а Джон Андретти совершил рывок, опередив 22 автомобиля. Критика связана с уменьшением отзывчивости дроссельной заслонки из-за ограничения. Однако снижение отзывчивости дроссельной заслонки никогда не было доказано как препятствие для обгонов; эта критика была отвергнута в первой "современной" гонке с пластинами – Daytona 500 1988 года, где лидер менялся 25 раз, наблюдались несколько периодов, когда лидерство менялось несколько раз за круг, а также продолжительные дуэли "бок о бок", особенно в последние 50 кругов между Бобби Эллисоном, Дарреллом Уолтрипом, Нилом Боннетом и Бадди Бейкером. Уолтрип сказал перед гонкой: "Я чувствую, как гонщик, что теперь я могу делать больше, чем раньше (с пластинами). Теперь, вместо того чтобы машина просто проносилась мимо меня с огромной скоростью и мощностью, ему нужно думать, как обогнать меня, ему нужно выжать максимум из управления". В переходные годы (1971–1976), когда семилитровые двигатели (430 куб. дюймов) использовали ограничительные пластины, Daytona и Talladega шесть раз превысили 40 официальных смен лидера, а на трассе Michigan International Speedway в обеих гонках 1971 года было зафиксировано более 35 официальных смен лидера.

A frequent criticism of restrictor plates is the enormous size of packs in the racing, with "Big One" wrecks as noted above singled out for condemnation despite the greater violence of "smaller" crashes on unrestricted tracks. In restrictor plate racing the packs have brought about an often enormous increase in positional passing; at Talladega Superspeedway the Sprint Cup cars have surpassed 40 official lead changes sixteen times from 1988 onward, including both 2010 Sprint Cup races at Talladega, which had 87 official lead changes in the regulation 188 laps. (The 2010 Aaron's 499 had 88 lead changes, but the 88th – the race winning pass by Kevin Harvick – was on the last lap of the third attempt at a green white checkered finish). Daytona International Speedway has generally been less competitive because the age of the asphalt (the track was repaved in 1978 and again in 2010) has reduced grip for the cars and thus handling has impeded passing ability to a significant extent. The 2000 New Hampshire race was condemned because Jeff Burton led wire to wire; the plates were singled out as impeding ability to pass, a criticism contradicted by the use of restrictor plates in a Busch North support race the day before where the lead changed seven times in 100 laps and by the highly competitive nature of restrictor plated Modified races; as noted above the 300 also saw a 23 car battle for third in the first ten laps and a burst by 22 cars from John Andretti. The criticism stems from reduction in throttle response brought by the restriction. The reduction in throttle response, however, has never been shown to have impeded ability to pass; the criticism was shot down in the first "modern" plate race, the 1988 Daytona 500, as the lead changed 25 times officially and saw several bursts where the lead changed several times a lap and also several bursts of sustained side by side racing, notably in the final 50 laps between Bobby Allison, Darrell Waltrip, Neil Bonnett, and Buddy Baker. Said Waltrip before the race, "I feel, as a driver, now I can do more than I could before (the plates). Now, instead of a car just blasting by me with a burst of speed and a lot of horsepower, he's got to think his way, he got to drive his way around me." In the transitional years (1971–76) where the seven litre engines (430 cu in) had restrictor plates, Daytona and Talladega broke 40 official lead changes six times, while Michigan International Speedway broke 35 official lead changes in both of its 1971 races.