Введение

Двухтактная система силовых клапанов – это усовершенствование традиционного двухтактного двигателя, обеспечивающее высокую мощность в более широком диапазоне оборотов.

Работа двухтактного двигателя

Удар – это перемещение поршня на всю длину цилиндра. В двухтактном двигателе один из двух тактов объединяет впуск и сжатие, а другой – рабочий ход и выпуск. По мере движения поршня вверх в цилиндре создается зона пониженного давления в картере, что засасывает свежий воздух и распыленное топливо из карбюратора через отверстие в стенке цилиндра или непосредственно в картер. Продолжая движение вверх, поршень перекрывает продувочные и выпускные отверстия, тем самым запирая горючую смесь в камере сгорания. Когда поршень достигает верхней мертвой точки, смесь в цилиндре сжимается до момента воспламенения. Второй такт начинается после воспламенения. Рабочий такт начинается после воспламенения топливовоздушной смеси. Сгоревшее топливо создает давление в цилиндре над поршнем и толкает его вниз. Когда поршень проходит середину хода вниз, открывается выпускное окно в боковой части цилиндра, запуская поток отработанных газов в расширительную камеру или глушитель. Затем поршень движется вниз, где остается топливовоздушная смесь, поступившая на предыдущем такте впуска и сжатия. Вскоре после открытия выпускного окна движением поршня вниз, начинают открываться продувочные окна. Продувочные окна служат каналом, по которому топливовоздушная смесь перемещается из картера в цилиндр над поршнем. Когда поршень достигает нижней мертвой точки, второй такт завершается, и процесс повторяется.

Улучшения инженерного проектирования

Единственными движущимися частями в простых двухтактных двигателях являются коленчатый вал, шатун и поршень. Однако именно эта простота конструкции делает двухтактный двигатель менее экономичным и приводит к высоким выбросам нежелательных выхлопных газов. В нижней точке рабочего хода перепускные каналы, подающие свежую топливовоздушную смесь, открываются одновременно с выпускным каналом. Это может приводить к тому, что значительное количество свежего топлива проходит сквозь двигатель, не сгорая в процессе выработки мощности. Правильно спроектированные системы выпуска помогают минимизировать потери несгоревшего топлива в выхлопе, но карбюраторный двухтактный двигатель всегда будет расходовать некоторое количество топлива (современные двигатели с непосредственным впрыском избегают этой проблемы). Многие производители двухтактных мотоциклов оснащают их системами управления выпускным клапаном. Эти клапаны изменяют высоту (и ширину) выпускного канала, тем самым расширяя диапазон мощности. Выпускные каналы с фиксированными размерами обеспечивают полезную мощность только в узком диапазоне оборотов, что также влияет на расход топлива и выбросы. Для гоночного мотоцикла это не является проблемой, поскольку двигатель почти постоянно работает на высоких оборотах. Однако для дорожного/коммутаторного мотоцикла ограниченный диапазон мощности представляет собой проблему. Чтобы обеспечить большую мощность на низких оборотах, а также позволить двигателю развивать высокую мощность на высоких оборотах, используется система управления выпускным клапаном. Все системы управления выпускным клапаном изменяют длительность открытия выпускного канала, что обеспечивает двигателю полезную мощность на низких оборотах в сочетании с отличной мощностью на высоких оборотах. Производители также добавляют подвыпускные камеры, которые увеличивают "настроенную длину" резонаторной трубы. Привод выпускного клапана может осуществляться механическим (зависимым от оборотов) или электрическим (с помощью сервопривода) способом, причем все чаще используется электронное управление. Электронное управление обеспечивает более высокую точность, а также возможность регулировать степень открытия клапана и адаптировать его к различным условиям.

Suzuki AETC и Super AETC

Двигатели AETC и Super AETC Suzuki, автоматическое управление временем выпуска: двухлопастная версия устанавливалась на VJ21 RGV250, а трехлопастная – на VJ22 RGV250 и Suzuki RG150. В системе AETC системы силовых клапанов обычно частично закрыты на низких оборотах; в закрытом состоянии это позволяет двигателю развивать большую мощность. Однако, после определенной точки мощность снижается, так как двигатель не успевает достаточно эффективно выпускать отработанные газы. При открытии силового клапана обеспечивается более свободный выход газов из выпускного канала. Эта система легко узнаваема по небольшой коробке над выпускным коллектором; внутри этой коробки и расположены силовые клапаны. В зависимости от конструкции, клапан может состоять из двух (более ранняя версия) или трех (более поздняя версия) отдельных лопастей.

Система силовых клапанов YPVS-Yamaha

Двигатели YPVS Yamaha, система силовых клапанов Yamaha: инженеры Yamaha осознали, что, изменяя высоту выпускного окна, они могут эффективно изменять характер мощности двигателя, обеспечивая оптимальную мощность и крутящий момент во всем диапазоне оборотов. Так и появилась система YPVS. Клапан имеет цилиндрическую конструкцию, напоминающую катушку ниток, и расположен поперек верхней части выпускного окна. Он приводится в движение сервомотором, управляемым блоком управления, получающим информацию от блока CDI (и других источников). Клапан имеет слегка овальную форму. Это изменяет высоту и размер выпускного окна при разных оборотах двигателя, максимизируя доступную мощность во всем диапазоне, начиная с открытия при 3000 об/мин для увеличения мощности на низких оборотах, постепенно в диапазоне от 3000 до 6000 об/мин и полностью открываясь при 6000 об/мин для достижения максимальной мощности на большинстве моделей объемом 125 куб. см. Система устанавливалась на все поздние модели двухтактных дорожных мотоциклов RZ/RD (125, 250, 350 и 500 куб. см) и на серию TZR. Она также была добавлена в линейку DT (125lc 2/3) после 1984 года (но была заблокирована для соответствия требованиям для начинающих водителей в Великобритании до версии (R) в 1988 году, которая имела полностью функциональный клапан YPVS). DT125R имеет более совершенную конструкцию двигателя, хотя и не сильно отличается по скорости, но более надежен, чем его предшественник. Мотоциклы серии YZ для мотокросса оснащены механическим силовым клапаном, который активируется на определенных оборотах. YPVS встречается только на мотоциклах с жидкостным охлаждением, а не на моделях с воздушным охлаждением. Yamaha также использовала гильотинную версию в некоторых своих более поздних моделях, таких как TZR250 3XV SP 1994 года выпуска, и во многих более поздних гоночных мотоциклах TZ. TZR250R 3XV SPR фактически использует тройную систему YPVS, которая представляет собой комбинацию гильотинной и "катушечной" конструкций. Yamaha была первой компанией, которая добилась стабильных результатов с YPVS на своих гоночных мотоциклах. OW35K 1977 года стал первым гоночным мотоциклом, в котором была реализована система силовых клапанов, и он выиграл Гран-при Финляндии в 1977 году. Эффект Каденаци был использован и контролировался настолько, что давал Yamaha значительное преимущество над всеми другими производителями в конце 70-х и в середине 80-х годов. Первыми дорожными мотоциклами, оснащенными YPVS, были RZ/RD350 YPVS (LC2 и более поздние модели) и RZ/RD500 GP Replica в 1983–84 годах.

Хонда ATAC

Система ATAC: Система автоматической камеры усиления крутящего момента Honda работает, эффективно увеличивая или уменьшая объем выхлопной системы с помощью небольшого дроссельного клапана, расположенного непосредственно перед выходом выхлопной трубы. На низких оборотах центробежный привод от коленчатого вала открывает клапан в небольшую камеру, увеличивая объем выхлопных газов за счет прохождения газов через эту камеру. На высоких оборотах клапан ATAC закрывается, и выхлопные газы направляются непосредственно в расширительную камеру. Большая расширительная камера обеспечивает большую мощность на низких оборотах благодаря дополнительному времени, необходимому для отражения импульса и создания эффекта наддува. Система применялась на мотокроссовых мотоциклах CR, гоночных мотоциклах GP, а также на дорожных мотоциклах MTX, MVX, NS и NSR.

Вентиль Honda Power Port

Клапан HPP. Центробежный регулятор открывает и закрывает двухлопастной выпускной клапан (состоящий из более чем 50 деталей).

Honda V-TACS

Система "V TACS" с переменным усилением крутящего момента работает иначе, чем "система ATAC", и функционирует только в сочетании с настроенным глушителем. Настроенные глушители/камеры расширения увеличивают мощность, но только на оборотах, для которых они спроектированы, и могут даже приводить к потере мощности вне этого диапазона. Система "V TACS" использует преимущества камеры расширения, не допуская потери мощности за пределами её рабочего диапазона. Внутри головки и цилиндра двигателя расположена камера, герметично закрываемая клапаном. Эта герметичная камера соединяется с выхлопным каналом при открытии клапана. На низких оборотах клапан открыт, что увеличивает объем выхлопного коллектора и компенсирует потерю мощности, обычно возникающую на низких оборотах при использовании камеры расширения. На средних оборотах клапан закрывается, позволяя камере расширения работать эффективно. Система идентифицируется увеличенными размерами головки и цилиндра по сравнению со стандартными для данного объема, а также надписью "VTACS" на стенке цилиндра. V TACS – это система управления мощностью с ножным приводом, разработанная Honda для некоторых малокубатурных двухтактных мотоциклов и скутеров, например, Honda FC50.

Honda RC-Вантиль

Клапан управления Honda Revolution разработан и работает по принципу, аналогичному "системе AETC". Небольшой компьютер отслеживает обороты двигателя и регулирует двухлопастный выпускной клапан с помощью электрического сервопривода. Honda оснащала многие двухтактные мотоциклы, такие как модели NSR125 и NSR250, двигателями с системой RC Valve.

Кавасаки КИПС

Кавасаки использует систему силовых клапанов под названием KIPS (Kawasaki Integrated Power Valve System) на своих двухтактных мотоциклах. KIPS использует изменения высоты впускных каналов, закрытие вторичного канала и резонансную камеру. На одноцилиндровых мотоциклах KIPS управляется механическим регулятором. Двухцилиндровые и более новые одноцилиндровые модели оснащены электродвигателем, передающим движение посредством троса и тяг, что называется HI KIPS.