3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое лепестки в двигателе

Прежде чем ответить на вопрос, что же такое лепестковый клапан, необходимо вспомнить процесс работы двухтактного двигателя, во время которой происходит обратный выброс горючей смеси. Кроме того что это увеличивает расход топлива, выход смеси способствует снижению мощности двигателя. Лепестковый клапан предназначен как раз для того, чтобы предотвратить попадание топлива в карбюратор в результате обратного движения через впускной канал. Благодаря такому механизму смесь, которая могла бы выйти в атмосферу, попадает в цилиндр. Соответственно, увеличивается мощность мотора, уменьшается расход.

Что такое лепестковый клапан, зачем он нужен и как 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.

Читать еще:  L293 схема подключения шагового двигателя

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!

Устройство и принцип работы клапана

Клапан находится во впускном коллекторе между карбюратором и двигателем. Чаще всего он устанавливается на мотоциклетном агрегате и представляет собой выполненное из двух разъемных половин корпус–седло, к которому прикреплены расположенные под углом пластины–лепестки. Седло клапана изготавливается из стали, материалом для лепестков служит стеклотекстолит. Фиксатором хода лепестков выступает корпус, это и есть ограничитель движения пластин. Блок, на который монтируется эта деталь, — патрубок карбюратора. В момент, когда поршень цилиндра двигается вниз, к исходной точке, топливо стремится к выбросу в карбюратор. Клапан срабатывает, лепестки герметично закрывают контур, и смесь направляется обратно в цилиндр. Как и всякая другая механическая деталь, клапан может приходить в негодность.

Как появились эти странные приспособления

Многие новшества, которыми успешно пользуются водители, появились благодаря спортивным соревнованиям с участием спорткаров. Вот также случилось и с новыми механизмами для скоростного переключения, сосредоточенными возле руля. Впервые подрулевые лепестки переключения передач появились на моделях итальянского производителя Феррари. За счёт этих устройств гонщики получали важное преимущество перед другими участниками соревнований — возможность не отрывать руки от руля, чтобы переключить передачу. Всё их внимание было сосредоточено на дороге, что увеличивало шансы на победу и повышало безопасность для водителя. С того времени не только автогонщики стали пользоваться подрулевыми системами, но и обычные водители получили такую возможность, покупая серийные модели от современного автопрома.

Этот механизм представлен в виде пары пластиковых небольших рычагов, которые находятся за рулём. Их использование удобно не только для водителя, но и для впереди сидящего пассажира.

Принцип работы и процесс использования

Когда пользователь нажимает на лепесток, происходит передача сигнала в систему управления, которая установлена в коробке передач. Электронный блок приводит в активный режим работы соленоиды автоматической трансмиссии в результате чего меняется передаточное число. Автоматика активирует необходимую передачу. К лепесткам не подведены приводы, поскольку за всё отвечает электроника. Эта особенность позволяет не ограничиваться в выборе места для установки лепестков, но всё же самым удачным и оптимальным по многим параметрам является подрулевая область.

Читать еще:  Что такое двигатель mack

Подобным механизмом могут похвастаться современные коробки передач, на которых установлено всего два сцепления. Традиционные автоматические коробки оснащаются подобной системой реже. Если подрулевая система управления трансмиссией долго не используется, то автоматика её отключает и активирует обычный режим для управления коробкой передач.

Подрулевые лепестки представляют собой пластиковые рычажки

Больше всего удобство использования лепесткового подрулевого механизма ощущается во время активного вождения. Например, водителю требуется сделать обгон. Для этого манёвра потребуется резко увеличить скорость. Автоматический режим переключения передач будет работать в своём привычном режиме, а использование лепестков позволит повышать обороты мотора и менять передачи на предельных показателях мощности силового агрегата. Такое управление снижает вероятность возникновения ДТП во время обгона, которые часто случаются с автомобилями с автоматической трансмиссией.

Многие автопроизводители работают над усовершенствованием лепестковых механизмов управления автоматической трансмиссией. Удачный вариант представили конструкторы, которые работали над Mazda 6. На рулевой колонке этого автомобиля установлены не только лепестки, но и рычаги для снижения скоростного режима. Таким образом, пользователь может одной рукой полноценно регулировать скорость своего передвижения.

Лепестковый механизм для механической трансмиссии

Подрулевые лепестки переключения передач всегда были связаны только с автоматической трансмиссией. Это было нормальное явление, и никто даже не задумывался о том, чтобы соединить лепестковый механизм с МКПП. Удивили американцы, которые представили общественности своё изобретение. Они заменили ручную трансмиссию на подрулевую лепестковую систему. Кулиса в процессе вождения не используется, а вот традиционные три педали остаются. Для соединения привода и коробки передач используются переходники.

Можно ожидать серийного выпуска таких автомобилей, популярность которых уже сейчас не вызывает сомнения.

На каких машинах есть подрулевые лепестки?

Существуют сотни автомобилей, которые могут быть оснащены подрулевыми лепестковыми переключателями. Но обычно эта опция предлагается за дополнительные деньги. Во многих автомобилях у вас будет возможность вручную выбирать передачу на автоматической коробке с помощью рычага переключения передач, но это зачастую не так удобно. Подрулевые переключатели создают ощущение гоночного автомобиля и позволяют переключать передачи одним легким движением лепестка.

В конце статьи мы опишем группу производителей автомобилей с их предложениями подрулевых переключателей, а пока давайте поговорим немного о самой системе.

Почему проворачивает вкладыши?

Вкладыши в двигателе установлены в специальные установочные места (постель вкладыша). Установка предполагает особую фиксацию, так как вкладыши имеют в своем теле отверстия, что позволяет подавать на них моторное масло. Указанные отверстия должны четко совпадать с отверстиями, которые высверлены в самих деталях для прохода смазки. Также фиксация вкладыша необходима с учетом того, что во время работы двигателя возникает трение по поверхностям сопряженных элементов.

С учетом вышеприведенной информации становится понятно, что если провернуло шатунный вкладыш, причина может заключаться в следующем:

  • недостаточная фиксация вкладыша;
  • сильное трение по поверхности вкладыша;

Как известно, трение возникает в результате скольжения двух тел по отношению друг к другу при наличии определенной нагрузки. Общая величина силы трения будет зависеть от величины нагрузки на трущуюся пару, а также от коэффициента трения. Для того чтобы снизить силу трения при изготовлении деталей применяются специальные антифрикционные материалы, которые имеют низкий коэффициент трения.

Что касается вкладыша, антифрикционный материал наносится на его поверхность. Коленвал по отношению к вкладышам совершает вращательное движение, в месте сопряжения вкладыша и коленчатого вала возникает сила трения, которая стремится провернуть вкладыши по отношению к их установочным местам. Для защиты от проворачивания и смещения вкладыш удерживает специальный усик. Также при установке сами вкладыши вставляются с определенным натягом, величина которого рассчитана конструкторами того или иного ДВС.

Становится понятно, что избыточное трение или недостаточно надежная фиксация (слабый натяг), являются основными причинами, по которым не удается удержать вкладыш на его посадочном месте. Отметим, что во время изготовления двигателя на заводе недостаточный натяг вкладышей при сборке ДВС встречается крайне редко. Чаще проблемы с коренными или шатунными вкладышами появляются после того, как двигатель ремонтировался. Другими словами, неправильный подбор ремонтных вкладышей и другие дефекты, которые не позволяют добиться необходимого натяга, приводят к проворачиванию. Так как на КШМ воздействуют неравномерные нагрузки, вкладыши с ослабленной посадкой начинают вибрировать, масляная пленка на их поверхности разрушается, вкладыш может «прихватить». В такой ситуации проворачивание неизбежно, так как фиксирующий усик попросту не способен противостоять моменту проворачивания на самом вкладыше.

Как уже было сказано, еще одной причиной проворачивания вкладышей двигателя является превышенный момент трения, то есть нарушаются расчетные условия работы самих подшипников скольжения. Нормальная работа вкладышей предполагает так называемое жидкостное трение, то есть поверхность вкладыша и шейку коленчатого вала разделяет масляная пленка. Это позволяет избежать прямого контакта нагруженных деталей, обеспечивает необходимую смазку и охлаждение, минимизирует трение.

Вполне очевидно, что если масляная пленка будет иметь недостаточную толщину или прорвется, коэффициент трения начнет увеличиваться. Работа сопряженных деталей, которые испытывают постоянную нагрузку, в подобных условиях будет означать, что проворачивающий момент увеличился. Если проще, чем больше сила трения, тем сильнее возрастают риски проворачивания вкладышей коленвала при таких увеличенных нагрузках.

Рост нагрузок в паре вкладыш-коленвал приводит к уменьшению толщины масляной пленки или к полному разрыву (сухое трение). Параллельно увеличению силы трения происходит усиленное выделение тепла, в области трения возникают локальные перегревы. При повышении нагрева нарушается температурная стабильность масла, толщина масляной пленки еще больше снижается, вкладыш может прихватывать к поверхности шейки коленчатого вала.

Также следует добавить, что толщина масляной пленки между сопряженными деталями напрямую зависит от того, с какой скоростью указанные детали перемещаются относительно друг друга (гидродинамическое трение). Чем быстрее детали двигаются, тем интенсивнее масло попадает в зазор, который присутствует между трущимися элементами. Получается, создается более толстый масляный клин-пленка по сравнению с такой же пленкой на меньшей скорости движения сопряженных деталей. При этом необходимо учитывать тот факт, что увеличение скорости движения деталей увеличивает и силу трения, а также растет нагрев от такого трения. Это значит, что температура моторного масла начинает повышаться, смазка разжижается, толщина пленки становится меньше.

Читать еще:  Что означает двигатель tdci

Еще на силу трения оказывает влияние то, с какой точностью изготовлены поверхности сопряженных деталей, от степени шероховатости указанных поверхностей и т.д. Если, например, поверхность вкладыша или шейки окажется неровной, тогда возникнут зоны, в которых возникнет практически сухое трение или детали будут контактировать в условиях недостаточной толщины масляной пленки. Параллельно такие зоны сухого трения могут возникать и в тех случаях, когда в моторном масле присутствуют механические частицы, то есть масло загрязнено.

По указанным причинам после сборки нового ДВС или капитального ремонта двигателя силовой агрегат должен пройти процесс обкатки, который предполагает умеренные нагрузки и частую смену моторного масла. Дело в том, что нагруженные пары должны приработаться друг к другу, так как притирка постепенно нивелирует возможные имеющиеся микродефекты, которые оказывают влияние на эффективность образования и последующую стабильность образованной масляной пленки.

Добавим, что определенное влияние оказывает и вязкость масла в двигателе. Более вязкие масла вызывают увеличенный момент трения в нагруженных парах. Параллельно с этим толщина пленки вязкого масла также больше в месте сопряжения деталей. Однако это не значит, что нагруженные детали будут защищены от повышенного или сухого трения. Дело в том, что вязкая смазка может просто не доходить до места трения в необходимом количестве, что приводит, в свою очередь, к уменьшению толщины пленки или даже ее разрыву.

По указанной причине не так просто дать ответ, какое масло лучше применительно к вкладышам и их проворачиванию с учетом только одного показателя вязкости. Не следует забывать о том, что важнейшей характеристикой является также смазывающая способность масла, то есть свойство смазки сцепляться с металлическими поверхностями. Следует учитывать и стабильность пленки того или иного масла в условиях различных нагрузок и температур.

Каким образом работают лепестки смены передач

Нажатие на лепесток передает сигнал на блок управления коробки передач, после чего автоматика выставляет нужную передачу. Тем самым никаких поводов переключения непосредственно к лепесткам не подведены, всем управляет электроника. Чаще всего подобным механизмом оснащаются современные коробки с двумя сцеплениями, на традиционных автоматических трансмиссий лепестки встречаются реже.

Видео о том, как они работают:

Активация ручного режима переключения в автоматических коробках происходит по-разному. На одних достаточно сразу нажать на лепесток, чтобы сменить передачу. В других — необходимо сначала выбрать ручной режим смены передач и только после этого у вас появится возможность пользоваться лепестками.

Основы радиолокации

Подавление боковых лепестков

Рисунок 1. Схема подавления боковых и задних лепестков

Рисунок 1. Схема подавления боковых и задних лепестков

Рисунок 1. Схема подавления боковых и задних лепестков

Подавление боковых лепестков

Возможность подавления сигналов , поступающих по боковым и/или задним лепесткам диаграммы направленности антенны, является важным критерием оценки помехозащищенности радиолокаторов военного назначения.

При наличии только одной антенны и одного приемного канала не представляется возможным отличить друг от друга сигналы, поступающие по главному (основному) лепестку или по какому-либо боковому лепестку. При этом все сигналы (как полезные, так и помеховые), поступающие по боковому лепестку, будут отображаться на индикаторе в направлении, соответствующем положению главного лепестка.

Для компенсации (подавления) таких сигналов устанавливают вторую антенну с собственным приемным каналом. Эта антенна может быть всенаправленной, иметь кардиоидную диаграмму направленности или просто иметь диаграмму направленности, намного более широкую, чем главный лепесток диаграммы направленности основной антенны. Приемный канал, называемый компенсационным каналом или каналом подавления, должен иметь такие же характеристики, что и приемный канал, подключенный к основной антенне (приемник основного канала).

Важное отличие: сигналы, принимаемые по каналу подавления, должны быть инвертированы по отношению к сигналам, принимаемым по основному каналу, таким образом, чтобы можно было бы выполнить вычитание одних из других. Для хорошего подавления усиление обоих каналов должно регулироваться совместно, однако компенсационный канал должен иметь дополнительный каскад управления. В схеме, показанной на Рисунке 1, полное подавление сигналов по боковым лепесткам не достигается, так как уровень усиления в канале подавления может быть установлен как некое среднее значение по всем боковым и задним лепесткам. Однако даже при помощи такой схемы сигналы боковых лепестков существенно подавляются.

При необходимости используют несколько компенсационных антенн, каждая со своим приемным каналом. Благодаря этому удается добиться более эффективного подавления боковых лепестков. Например, в высотомере ПРВ-17 используются три компенсационные антенны: две из них видны на Рисунке 3, третья расположена за основной антенной и предназначена для подавления задних лепестков.

Во вторичных радиолокаторах подавление сигналов, поступающих по боковым лепесткам (иногда используют термин «подавление боковых ответов» или сокращенно ПБО) реализуется, как правило, при помощи моноимпульсной антенны.

Картинная галерея антенн для подавления боковой лепестков

Рисунок 2. Высотомер ПРВ-13 с небольшой компенсационной антенной, расположенной за основной антенной

Рисунок 3. Высотомер ПРВ-17, находящийся в военно-историческом музее Воздушных Сил (Украина, Винница)

Рисунок 4. В радиолокаторе AN/FPS-117 компенсационная антенна расположена справа от основной антенны и называется «вспомогательная антенна» (Auxiliary Antenna)

Издатель: Кристиан Вольф, Автор: Андрей Музыченко
Текст доступен на условиях лицензий: GNU Free Documentation License
а также Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported License,
могут применяться дополнительные условия.
(Онлайн с ноября 1998 года)

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector