Как сделать лепестковый клапан на мотоцикл

Как сделать лепестковый клапан на мотоцикл

Поводом для доработки двигателя на моем «Минске» стало то, что я всерьез решил на нем заниматься стантрайдингом, то есть трюковой ездой. Кому-то подобный выбор «спортивного снаряда» может показаться, мягко говоря, необычным, но на то были свои причины. «Минск» — легкий, динамичный и, в общем-то, толково спроектированный мотоцикл, имеющий хороший резерв для доработки. Обслуживать его нетрудно, что немаловажно для техники, которая эксплуатируется буквально «на износ».

Я и в стандарте поднимал его в свечку на первой передаче, но хотелось иметь больший запас мощности, чтобы еще и делать нормальный дрифт. Специфика выступлений и тренировок такова, что обороты и нагрузка на мотор большие, а скорости маленькие. Мотор сильно греется и плохо охлаждается. Поэтому вариант форсировки по степени сжатия и оборотам был сразу отброшен. Также немаловажен ресурс и надежность двигателя. Как и любому другому спортсмену, мне хотелось больше тренироваться и меньше ремонтировать. Поэтому, сомнений в необходимости установки лепесткового клапана (ЛК) на впуске не было. Мотор был основательно перебран, все ответственные детали (за исключением цилиндра) заменены на новые.

Итак, надо было с чего-то начинать. Первый испытанный лепестковый клапан был от Ямахи Джог. Простейший переходник был на скорую руку сварен из стального уголка.

На цилиндре сразу был сделан третий продувочный канал.

Переходник ставился на штатное место без переделки места крепления. Пришлось только сварить специальные шпильки.

В стандартном поршне проточил два окна, для расширения фазы впуска.

На все про все ушло два дня, и я поехал тренироваться. Сразу почувствовал прибавку мощности. Если раньше мотоцикл поднимался на заднее колесо только на первой передаче, то теперь стало заметно легче «выдергиваться» и на второй и даже на третьей передаче! Сразу оговорюсь, мотоцикл я поднимаю, в основном работая со сцеплением, а не с газом. Сразу стало веселей, но моторчик грелся и стучал поршень, потому, что детали поршневой группы были уже далеко не первой свежести. Система с лепестковым клапаном работала, но требовала усовершенствования.

Имея возможность поискать поршень среди импортных изделий, я нашел подходящий поршень с кольцами от скутера Ямаха DT — 100. Изначально я применял тайваньские комплектующие, но в дальнейшем стал использовать более качественные изделия японской фирмы «TKRJ».

Поршень идет сразу с окнами для системы впуска с лепестковым клапаном. Обратите внимание на разницу в ширине канавок под поршневые кольца у импортного и отечественного поршней.

Тонкие стальные кольца имеют износостойкое покрытие пористым хромом.

От установки такого поршня одни плюсы. Стальные поршневые кольца в отличие от чугунных не ломаются . Покрытие хромом существенно увеличивает ресурс как самих колец так и цилиндра. Тонкие кольца (в отличии от грубых и широких стандартных колец) сильно снижают потери на трение, что ведет к увеличению эффективности работы двигателя, и снижению тепловых нагрузок. Этого как раз и не хватает «Минску». Собственно, поршневая — это слабое место всех без исключения отечественных мотоциклов. Такие толстые, да еще и не хромированные кольца не встретишь ни на одном импортном мотоцикле!

Под новый поршень было решено расточить другой цилиндр, а заодно попробовать клапан от мотоцикла «Сова». Такие двухколесные машины когда-то выпускали в славном г. Коврове, известным своими мотоциклами «Восход».

Для установки этого клапана требуются уже более существенные доработки. Сам клапан шире родных шпилек, поэтому требуется иной способ крепления переходника. Шпильки снимаются, и на станке фрезеруется площадка под новый корпус ЛК. Переходник, также как и в прошлый раз, сварил из стали. На этом первом цилиндре я установил дополнительную алюминиевую проставку (от которой впоследствии отказался).

Читайте также:  Клапан предохранительный сппк4р инструкция по эксплуатации

Мотор отозвался на эти доработки положительно, стал легче набирать обороты, меньше греться и поднимать мотоцикл уже на четвертой передаче. На этом варианте я отъездил два года. Это тренировки 3-4 раза в неделю по одному часу, когда «Минск» эксплуатировался на полную катушку в очень тяжелых условиях.

Мотоцикл возил на разные выступления в составе команды Стритфайтерс. За два года он ни разу не подвел и не сломался! Через год поменял один диск сцепления и все! Ревизия поршневой после двух сезонов показала, что цилиндр и поршень в идеальном состоянии и замена деталей не требуется!

Карбюратор стоит стандартный Пакко (Индийский) с диффузором 24 мм, его умышленно не стал менять, чтоб не поднимать обороты двигателя.

Подводя итог проделанной работы, можно сделать определенные выводы. В моем варианте тюнинга есть еще очень большой задел для увеличения мощности. Это и установка карбюратора с большим диффузором и увеличение степени сжатия с переходом на высокооктановый бензин. Можно увеличить в высоту и сделать шире выпускное окно без ущерба для колец, установить резонатор на выхлопе. Очень просится теперь облегченный коленвал, мотор быстро набирает обороты, но медленно останавливается (сказывается инерция тяжелого стандартного коленвала). Логично предположить, что если поставить легкий вал, то двигатель будет набирать обороты еще лучше. Надежность мотора позволяет.

И, конечно, сильное впечатление произвел японский поршень с кольцами. Разница между ним и изделием отечественного мотопрома просто колоссальна.

В дальнейшем созрела мысль сделать гражданскую версию с ЛК от Ямахи Джог для повседневной эксплуатации. Для спорта пропускной способности такого клапана явно недостаточно, но для стандартного мотоцикла хватает более чем. Неоспоримыми плюсами являются увеличение мощности на низких и средних оборотах, увеличение экономичности, а в комплекте с импортным поршнем еще и увеличение ресурса поршневой. Как раз то что нужно для покатушек по городу, лесу и на рыбалку.

Источник

Что такое лепестковый клапан, зачем он нужен и как работает?

Лепестковый клапан представляет собой конструкцию, состоящую из корпуса, лепестков и ограничителей хода этих самых лепестков. При установке лепестковых клапанов во впускной тракт двигателя возникает целый ряд положительных моментов в его работе..

Что такое лепестковый клапан и как он работает?

Установка лепестковых клапанов во впускном тракте двухтактных двигателей, значительно улучшает топливную экономичность на малых и средних оборотах, позволяет повысить его мощность и приемистость.

Лепестковый клапан представляет собой конструкцию, состоящую из корпуса, лепестков и ограничителей хода этих самых лепестков.
Один из многочисленных вариантов практической реализации представлен на этом фото:

Лепестковый клапан. фото 1

Принцип работы лепесткового клапана прост, и наглядно представлен на этом рисунке:

Лепестковый клапан. фото 2

Лепестки выполнены из гибкого материала.
На фазе всасывания – сжатия (когда поршень идет вверх), из-за разности давлений они отгибаются и открывают отверстия в корпусе, через которые поступает топливная смесь.
При наступлении фазы рабочего хода – продувки (когда поршень движется вниз), разность давлений изменяется на противоположную, лепестки прижимаются к корпусу, перекрывают отверстия и тем самым не позволяют смеси двигаться в обратную сторону.
Получается «система ниппель».
Ограничители хода продлевают срок службы лепестков, не давая им отгибаться слишком сильно.
Собственно, это и есть весь принцип!

Что дает применение лепестковых клапанов?

При установке лепестковых клапанов во впускной тракт двигателя возникает целый ряд положительных моментов в его работе. Чтобы показать это наглядно, ниже представлены анимированные картинки, демонстрирующие принцип работы двухтактного двигателя с клапанами во впускном коллекторе и без:

Принцип работы двухтактного двигателя без лепесткового клапана

Принцип работы двухтактного двигателя с лепестковым клапаном

Клапана экономят топливо

При движении поршня вверх, в картерном пространстве возникает разрежение. Благодаря этому туда начинает всасываться атмосферный воздух, который проходит через карбюратор, смешивается там с бензином и образует топливную смесь. Смесь засасывается до того момента, пока поршень идет вверх. Но как только поршень начинает двигаться вниз, смесь еще некоторое время продолжает двигаться в картер по инерции, но потом изменяет свое направление. Она движется назад через впускной канал, карбюратор, воздушный фильтр и вылетает в атмосферу. Там она рассеивается и больше никогда не попадает в двигатель.
Это хорошо демонстрирует первая анимашка.

В действительности, любому владельцу двухтактного двигателя без лепестковых клапанов знакома картина, когда все пространство вокруг карбюратора и вся внутренняя поверхность кожуха карбюратора покрывается толстым слоем липкой грязи.
Это – масло, смешанное с пылью, семенами растений и прочим мусором.
Откуда оно там берется? Как раз благодаря описываемому явлению.
Из карбюратора вылетает топливная смесь, состоящая из воздуха, бензина и масла, воздух и бензин испаряются, а масло остается на всем, куда прилипнет. Ну, а дальше к маслу прилипает грязь.

Это явление можно ослабить, если применить глушитель шума впуска. Он, по сути, представляет собой пустую коробку, которая одной частью подключается к входу карбюратора, а другой частью сообщается с атмосферой. В результате топливо вылетает не в атмосферу, а в эту коробку, и на следующем такте снова засасывается в двигатель.
Таким образом удается сохранить большую часть вылетевшей смеси, но не всю. Некоторое количество все равно улетает наружу.

Если во впускном тракте установлены лепестковые клапана, то картина движения топливной смеси кардинально меняется.
И это отражено на втором анимированном изображении.
При движении поршня вверх, клапана открываются, и топливная смесь точно так же попадает в картерное пространство. Но, при движении поршня вниз, клапана закрываются, и почти вся смесь остается в картере. Выброса смеси в атмосферу практически не происходит и потерь не возникает.
Вокруг карбюратора чисто.

Естественно, описана идеальная картина.
На практике все происходит не совсем так, но основная суть остается неизменной.
На пример, любые лепестки имеют определенную массу, и они не могут открываться и закрываться мгновенно. Это приводит к тому, что на малых и средних оборотах все происходит действительно так, как показано в анимашках, но на больших оборотах клапана не закрываются полностью и остаются приоткрытыми.
Другой момент – у лепестков есть определенные резонансные свойства, которые изменяют поведение лепестков в зависимости от частоты вращения двигателя. Ну и так далее.
Гораздо интересней практические результаты, и один из таких результатов однозначно показывает – лепестковые клапана экономят топливо на малых и средних оборотах двигателя!
Это подтверждено практикой!

Клапана повышают приемистость.
Это является прямым следствием предыдущего пункта – увеличения мощности.

Клапана увеличивают мощность двигателя на малых и средних оборотах.
Думаю, совершенно очевидно, почему это происходит – благодаря клапанам, в картер, а за тем и в цилиндр попадает больше смеси. То есть, после установки клапанов, в цилиндр попадает и та смесь, которая попадала туда всегда, и та, которая раньше вылетала в атмосферу.

Клапана обеспечивают устойчивый холостой ход.
Режим холостого хода – это всегда самые низкие обороты, на которых работает двигатель. И именно на этих оборотах эффект выплевывания смеси, описанный в первом пункте, выражен наиболее ярко. При этом, с точки зрения газодинамики, на низких оборотах параметры смеси является наиболее нестабильными. В результате, при каждом движении поршня, в картер попадает разное количество смеси, и это приводит к неровной работе двигателя – он трясется, вибрирует, у него плавают обороты, и все это очень хорошо заметно на слух. С клапанами все становится значительно лучше, поскольку при каждом движении поршня в картер начинает попадать более точное и одинаковое количество смеси. На практике разница чувствуется сразу.

Клапана облегчают запуск двигателя.
Ну, тут тоже все просто: запуск двигателя всегда производится на самых низких оборотах, которые еще ниже чем холостой ход. Ну, а в этом случае эффективность клапанов максимальная!
Если в цилиндры поступает увеличенная и стабильная порция смеси, то, конечно же, такой двигатель заводится лучше! Или, как еще любят говорить – «с пол тыка». Думаю, что никто не станет спорить, что это хорошо!

Представленные пункты описывают основные преимущества применения лепестковых клапанов.
Возможно, есть и другие преимущества, но эти пять – основные.

Лепестковые клапана – хорошая вещь. А у любой хорошей вещи, помимо достоинств, всегда есть еще и недостатки.
Лично мне известно три основных недостатка, которые, впрочем, никак не омрачают описанных выше достоинств:

При установке лепестковых клапанов требуется перенастраивать карбюратор.
Если двигатель изначально не был рассчитан на работу с клапанами, то их установка приводит к изменениям газовоздушных характеристик впускного тракта, и это отражается на качестве топливной смеси.
Например, если просто поставить клапана и ничего не менять в карбюраторе, получим богатую смесь на холостом ходу и бедную на режимах средней и большой мощности. Но, эта проблема решается очень легко, просто нужно поставить «правильные» жиклеры (главный топливный и холостого хода), и подобрать положение иглы по цвету нагара на свечах.

Лепестки со временем могут разрушиться и попасть в цилиндры, наделав там «делов».
Да, теоретически они действительно могут разрушиться и попасть в цилиндры, но вот наделать там «делов» – не могут.
Говоря это, я имею в виду современные лепестки, изготовленные из современных и качественных материалов.
На заре двигателестроения в качестве материала лепестков использовались различные «пружинящие» металлические сплавы, в частности – фосфористая бронза. Срок службы таких лепестков был невелик, а твердость довольно высокая. Поэтому, при их обрыве и попадании в двигатель, действительно можно было получить все что хочешь – вплоть до задиров на стенках цилиндров.
Впоследствии, вместо металлов, начали использовать тонкий стеклотекстолит, который обладал большей гибкостью и меньшей твердостью, от чего проблем с попаданием лепестков внутрь стало значительно меньше. Сейчас, для изготовления лепестков используют различные материалы, начиная от специально созданного для этих целей стеклотекстолита и кончая полимерами и материалами на основе карбона.
Современные лепестки обладают очень низкой твердостью, и практически не могут повредить металлические элементы двигателя. К тому же они гибкие и легкие, что обеспечивает очень длительный срок их службы. Вероятность обрыва – крайне низка.

Лепестковые клапана повышают максимальное давление внутри картера и увеличивают нагрузку на сальники коленвала.
Да, действительно, давление возрастает, хотя и не сильно.
При этом увеличивается нагрузка на сальники коленчатого вала. Если эти сальники качественные и установлены правильно – проблем не возникнет. Если сальники старые и с трещинами, то трещины могут начать увеличиваться и в конце концов сальник может потерять свою герметичность. Если сальник нормальный, но плохо закреплен – он останется целым, но от повышенного давления его может выдавить. Но! Повторю еще раз! Если сальники качественные и установлены правильно – проблем не возникает! А если нет, то эти проблемы рано или поздно все равно возникнут, хоть с клапанами, хоть без них.

Это все, что я могу сказать про недостатки. Никаких других существенных недостатков применения лепестковых клапанов на двухтактных двигателях мне не известно.

Если вы можете добавить что-либо еще, и у вас есть желание об этом сказать – можете смело высказываться в комментариях к этой статье. Думаю, это будет интересно и полезно всем! Ну а я повторюсь еще раз – достоинств у лепестковых клапанов гораздо больше чем недостатков!

Источник

Читайте также:  Как сделать пересвет приборной панели ваз 2107 инжектор
Поделиться с друзьями
АвтоМотоВики
Ответить Новая тема