Плюсы и минусы десмодромного ГРМ
«Объясните, что такое десмодромный ГРМ? Чем он отличается от обычных ГРМ, где применяется, какие у него достоинства и недостатки?»
Десмодромный механизм газораспределения по принципу действия напоминает традиционный ГРМ автомобильных двигателей, в котором впуском в цилиндры свежего заряда и выпуском отработавших газов заведуют клапаны. В десмодромном ГРМ клапанами также управляют кулачки распределительного вала, профиль которых определяет, в какие моменты времени в зависимости от протекания рабочего процесса в цилиндре двигателя клапаны должны открываться и закрываться, на какую величину они открываются и сколько находятся в открытом состоянии.
Разница заключается в том, что в десмодромном ГРМ нет пружин, возвращающих клапаны в исходное положение. Иначе говоря, если в традиционных ГРМ за возвращение клапанов в седла отвечают пружины и благодаря их упругости тарелки клапанов плотно прижимаются к горловинам отверстий в головке цилиндров, чем обеспечивается герметичность пространства над поршнем, когда в цилиндре происходит сжатие, сгорание и рабочий ход, то в десмодромном ГРМ это осуществляется иначе.
Вместо пружины в десмодромном ГРМ предусмотрено вильчатое коромысло, воздействующее на клапан снизу. Оно заставляет клапан закрыться и удерживает его в таком состоянии столько, сколько требуется в соответствии с фазами газораспределения.
Чтобы понять, в чем заключаются преимущества десмодромной схемы, следует сказать, в чем состоят недостатки традиционных ГРМ. С подъемом клапана из седла проблем нет. Другое дело, когда клапан в седло возвращается. Профиль обратной стороны кулачка обеспечивает плавную посадку тарелки в седло, однако по мере роста оборотов двигателя ситуация начинает ухудшаться. Причина — в инерции массы клапана и способности пружин колебаться. Из-за этого, во-первых, клапан при высокой частоте вращения распредвала, достигнув верхней точки подъема, может затем не успевать за кулачком, а стало быть, не будет закрываться вовремя. Во-вторых, клапан вместо того, чтобы закрыться без удара, начинает бить по седлу, что при многократном повторении вызывает накопление в материале тарелки и седла усталостных напряжений и появление микротрещин.
При десмодромном управлении закрытием клапана такого быть не может, но есть и недостатки. Во-первых, необходима высокая точность изготовления деталей привода, что увеличивает его стоимость. Во-вторых, и это главное, детали привода подвержены более интенсивному износу, увеличение которого ухудшает точность работы механизма и в конечном итоге определяет срок его службы. Последний недостаток оказался решающим, ибо справиться с ним намного труднее, чем с проблемами ГРМ, использующих пружины для закрытия клапанов, тем более что эти проблемы проявляются лишь при частоте вращения коленвала свыше 7-8 тыс. об/мин, на которой гражданские автомобильные двигатели фактически не работают.
Остаются более быстроходные мотоциклетные моторы, однако и в этой области на сегодняшний день достоинства и недостатки десмодромного ГРМ пожинает лишь фирма Ducati, сделавшая систему Desmodromic фирменной изюминкой своих мотоциклов.
Это объясняет, почему для рассказа о принципах работы десмодромного ГРМ мы воспользовались иллюстрациями Ducati, однако в пределах принципа возможны разные исполнения. В частности, если взглянуть на вопрос с исторической точки зрения, выяснится, что «десмодром» является самым старым изо всех возможных типов газораспределения. Во всяком случае именно десмодромная схема применялась в двигателе Даймлера, ставшем, как известно, первым транспортным мотором. В торце маховика двигателя Даймлера имелся кольцевой паз, формой напоминавший кулачок, в котором удерживался и скользил ползун, толкающий штангу, другим концом открывавшую или закрывавшую клапан в зависимости от положения ползуна в канавке маховика.
По иронии судьбы первым транспортным средством, которое изготовил Даймлер, был как раз мотоцикл, однако известны примеры применения десмодромных ГРМ на автомобильных моторах.
Самый знаменитый из них ставился на Mercedes-Benz W196, на котором в 1954 и 1955 годах были выиграны два чемпионских титула в Формуле-1.
Пилотировал машину пятикратный чемпион мира Хуан-Мануэль Фанхио.
Сергей БОЯРСКИХ
Фото автора и из открытых источников
ABW.BY
У вас есть вопросы? У нас еcть ответы. Интересующие вас темы квалифицированно прокомментируют либо специалисты, либо наши авторы — результат вы увидите на сайте abw.by. Присылайте вопросы на адрес [email protected] и следите за сайтом
История марки DUCATI — CARobka.ru
Мотоциклы Ducati выпускаются итальянской компанией, расположенной в городе Болонья. Ducati Motor Holding S.p.A. входит в состав немецкого автопроизводителя Audi AG. Фирма основана в 1926 году в Болонье Антонио Дукати и его тремя сыновьями — Адриано, Марчелло и Бруно. Первоначально компания занималась изготовлением радиотехники.
В 30-х годах прошлого века дело процветало, поскольку в предвоенной Европе вырос спрос на рации, оптические прицелы, громкоговорители и рупоры. Предприятие было настолько успешным, что Дукати начали строить новый завод.
Несмотря на разрушительные бомбардировки, производство поддерживали во время Второй мировой войны. Однако по ее окончании спрос на радиотехнику значительно снизился, и фирма была национализирована государством.
Для загрузки производства руководство решило наладить выпуск транспортных средств. Выбор пал на небольшие и недорогие веломоторчики, спроектированные Альдо Фаринелли и продающиеся под маркой Siata. Фирма инженера не могла справиться с растущим спросом, поэтому по предложению правительства Фаринелли продает лицензию на изготовление моторов Ducati, а сам возвращается к любимому делу — созданию и тюнингу спорткаров.
Так, на свет начали появляться веломобили под названием Cucciolo, что в переводе означает «щенок». Они комплектовались 50-кубовым двигателем и выгодно отличались от конкурентов хорошей тягой на низких оборотах, что было удобно при гористом рельефе Италии.
Ducati Cucciolo (1950 год)
Моторы быстро расходились, и уже к началу 1950 года устанавливались более чем на 50% моторизированных велосипедов.
Вдохновленные успехом, братья установили более амбициозную цель: выпуск настоящего мотоцикла и завоевание моторынка страны.
В 1952 году появляется модель Cruiser, которая комплектовалась 175-кубовым горизонтально расположенным одноцилиндровым четырехтактным двигателем с верхними клапанами мощностью 8 л.с. Кроме того, мотоцикл получил электростартер и автоматическую коробку передач.
Мотоцикл был настолько передовым в технологическом смысле, что публика просто не смогла оценить его по достоинству. Продажи шли вяло. В течение двух лет было изготовлено несколько тысяч единиц модели, а потом ее производство прекратилось.
Ducati Cruiser (1952–1954 год)
Компенсировать неудачу удалось наступлением на фронте маленьких моторов: почти сразу выходит 3-скоростной Cucciolo с двигателем объемом 55 куб. см. и 98-кубовый Cruiser. Эти мотоциклы первыми комплектовались хребтовой рамой, телескопической вилкой и задним маятником.
Новый виток развития компании начинается в 1954 году, когда должность главного инженера занимает Фабио Тальони.
Первой его работой стал 100-кубовый 100 Gran Sport, который определил направление движения Ducati на ближайшие 15 лет.
Чтобы увеличить мощность мотора, Тальони наращивал его обороты. Распредвал он переместил в головку цилиндра. Привод осуществлялся через вертикальный вал и две пары конических шестерен. Это позволяло двигателю выдерживать до 11500 об./мин. Восьмидесятикилограммовый мотоцикл разгонялся до 130 км/час. Модель сразу же принесла команде Ducati победу в классе 100 куб. см.
Ducati 100 Gran Sport (1955 год)
В 1956 году Тальони разрабатывает десмодромный привод клапанов, который появляется на готовом 125-кубовом одноцилиндровом мотоцикле только спустя два года. В 1959 году выходит двухцилиндровая версия модели, которая приносит команде Ducati первые места в чемпионате.
Однако руководство все еще государственного производителя мотоциклов сочло это направление слишком затратным и сократило его финансирование. К концу 50-х делается упор на выпуск мотоциклов для массового рынка с моторами объемом 175 и 200 куб.
см.
В начале 60-х годов выходит Ducati 250 с 18-сильным четырехтактным одноцилиндровым двигателем с верхним распределительным валом. Этот мотор можно было нарастить до объема 450 куб. см.
Ducati 250 (1961–1963 год)
В 1964 и 1968 годах выходят две модели с 250-кубовыми моторами Мach 1 и Mark 3D.
Тальони был довольно амбициозным инженером и в 1968 году задумал практически невероятное — выпуск мотоцикла с десмодромным двигателем. Их изготовление требует большой точности, поэтому запускать такие модели в серию — шаг рискованный, на который даже сейчас никто не решается. Но в Ducati не боялись трудностей, и Тальони начал разработку моторов крупной кубатуры.
Первым появился двигатель под названием Apollo объемом 1300 куб. см. Инженер создавал его по заказу дорожных служб США. Две пары цилиндров были установлены под углом 90 градусов друг к другу, а мощность мотора достигала 100 л.с. Мотоцикл с этим силовым агрегатом разгонялся до 210 км/час, но на то время не было шин, которые бы позволили выпустить этот байк на дорогу.
К этому проекту Фабио вернулся в 1970 году, когда пришло время дать ответ японцам, заполонившим рынок крупными мотоциклами. Выпускается Ducati 750GT с объемом 750 куб. см. и мощностью 60 л.с. При массе 185 кг он разгонялся до 200 км/час, а его форсированная версия, Super Sport 750, укомплектованная десмодромным приводом, — до 215 км/час. Модели в очередной раз позволяют подтвердить чемпионский титул на мотогонках.
Ducati 750GT (1972–1974 год)
Следующими разработками Тальони стала замена распредвала из конических шестерен зубчатым ремнем, а также использование при производстве цилиндров алюминиевого сплава и никель-кремниевого покрытия вместо чугуна. Кроме того, появляется узнаваемая рама Ducati, сделанная из труб хром-молибденовой стали, внизу которой подвешен мотор.
В 1979 году появляется самый быстрый 500-кубовый мотоцикл 500 Pantah, который позднее был дополнен 350- и 600-кубовыми версиями.
В 80-х годах финансовое состояние Ducati ухудшается. Правительство Италии, которое было владельцем марки, в 1985 году заключает контракт с ее конкурентом — мотоконцерном Cagiva.
Предполагалась, что на производственных мощностях Ducati будут выпускаться моторы для мотоциклов ее нового владельца, а сама марка канет в Лету. Однако владельцы Cagiva не решились «убить» Ducati. Они выпускали под собственным именем 2-цилиндровые мотоциклы в стиле эндуро с моторами Ducati, а легендарной марке оставили производство дорожных байков.
В этом же году место ушедшего на пенсию Фабио Тальони занимает Массимо Борди. Под его руководством модельный ряд Ducati ждало обновление. Используя 350-, 750- и 904-кубовые моторы Pantah, компания выпускает одноместные спортивные мотоциклы 350F3 и 750F1, а также туристические байки 350/750 Paso и Super Sport. Моторы устанавливались на новую ходовую, которая использовала пространственную раму и заднюю подвеску с центральным моноамортизатором.
В 1989 году пересмотрена внешность спортивного Ducati Super Sport, а также появилась его 900-кубовая версия.
В это же время начинается сотрудничество Ducati и фирмы Termignoni, которая занималась изготовлением выхлопных систем.
В 1992 году появляется легендарная модель Monster, созданная дизайнером Мишелем Галуцци в стиле «обнаженная сила». Она комплектовалась двухцилиндровым мотором с воздушно-масляным охлаждением и двухклапанными головками цилиндров.
В 1993-м выходит Ducati 916, дизайн которого разработан Массимо Тамбурини, сотрудничавшим с Bimota, MV Agusta и Brutale. Особенностью модели была консольная подвеска заднего колеса и передний перевернутый «телескоп». Гоночная версия модели принесла победу в чемпионате мира в 1994 и 1995 годах. Он установил и удерживал в течение долгого времени рекорд скорости для двухколесных транспортных средств — 260 км/час. До 100 км/час байк разгонялся за 3 секунды.
Ducati 916 (1993–1998 год)
В 2000 году компания выпускает двигатель Testatretta («узкая голова»), который совершает очередную революцию в мире мотоциклетных моторов. При разработке каждый его фрагмент моделировался на компьютере с целью повышения прочности и уменьшения массы. Двигатель получил тарелки клапанов большего диаметра, меньший угол между клапанами и оптимальную форму камеры сгорания.
Модель Ducati 996R комплектовалась этим мотором мощностью 138 л.с. при 10 200 об./мин.
Со временем братья Кастильони решили расширить производство и продали часть акций американскому инвестору, после чего они начали котироваться на Нью-Йоркской бирже. С 1998 года полным пакетом акций Ducati владеет американский фонд частных инвестиций TPG. В 1999 году компания переименована в Ducati Motor Holding SpA.
В 2001 году Ducati с прототипом Multistrada начинает завоевывать сегмент внедорожных байков. Специально для этой модели создан новый мотор — 992-кубовый десмодромник с системой воздушного охлаждения. Затем появляется серия 998 с двигателем Testatretta и такой же ходовой частью, как у модели 996.
В 2006 году акции Ducati выкупил итальянский фонд Investindustrial. В этом же году дебютирует модель Desmosedici RR. А в следующем появляются 1098 и Hypermotard, с помощью которой Ducati вошла в класс супермотард.
В 2008-м появляется преемник Monster — Monster 696, который получил совершенно новую стилистику и комплектуется радиальными тормозными суппортами Brembo.
Этот мотоцикл пользуется наибольшей популярностью у российских покупателей, с тех пор как марка Ducati вышла на рынок нашей страны. Сейчас дилеры Ducati присутствуют в восьми российских городах.
Monster 696 (2008 год)
В 2010 году марку покупает Audi AG. Сейчас Ducati — один из лидеров среди производителей мотоциклов, который может похвастаться огромным количеством завоеванных наград на самых престижных соревнованиях. Ее модели продаются более чем в 60 странах, в основном в Европе и Северной Америке.
Четырехтактный двигатель: Клапанный механизм | Мото-мануалы и инструкции
В принципе, все четырехтактные двигатели похожи, они отличаются только расположением и приводом впускных и выпускных клапанов. Как и многое другое в мотоцикле, стремление достичь высоких скоростей и мощностей привело к существенному усовершенствованию четырехтактного двигателя. Ниже рассмотрены различные схемы, начиная с нижнеклапанной, которая, несмотря не то, что во многом устарела, послужит для демонстрации степени развития современных конструкций с верхним распредвалом.
Нижнеклапанный двигатель является относительно простой реализацией четырехтактного цикла, в нем используется минимум деталей для передачи усилия от распредвала к клапану. Привод распредвала осуществляется шестеренчатой или цепной передачей, расположенной рядом с коленчатым валом. Кулачки опираются на толкатели. которые представляют собой короткие штанги, перемещающиеся параллельно оси цилиндра. В этих штангах есть регулировочные винты с контргайками, при помощи которых можно изменять длину для обеспечения требуемого зазора в клапанах между толкателем и стержнем клапана. Такое расположение клапанов означает, что они находятся в выступе камеры сгорания сбоку от цилиндра, а не в головке, как в других четырехтактных двигателях.
Скорее всего, нижнеклапанный двигатель — самый простой и дешевый из четырехтактных двигателей, и большинство английских и американских компаний широко использовали это в свое время, оснащая такими двигателями утилитарные или дешевые модели.
Неэффективность стала более явной при росте частот вращения двигателя, и традиционный нижнеклапанный двигатель эволюционировал в одноцилиндровый двигатель большого объема с относительно низкой мощностью. При оснащении его большими маховиками он развивает высокий крутящий момент при низких частотах вращения двигателя, в связи с чем был популярен у приверженцев мотоциклов с колясками. Эти эластичные и простые двигатели былиособенно надежны, кроме того, их было очень легко ремонтировать, если возникали какие-то проблемы.
Упадок нижнеклапанных двигателей пришелся на годы после Второй Мировой войны, с появлением современных материалов и технологий производства. Наряду с более конкурентоспособной конструкцией OHV, нижнеклапанный двигатель исчез из мира мотоциклов, но по прежнему его можно встретить на газонокосилках и подобных машинах, где простота и дешевизна перевешивают любые другие факторы.
Верхнеклапанная конструкция. Механизм газораспределения (OHV)
Строго говоря, термин «верхнеклапанный двигатель» охватывает все четырехтактные двигатели, конструкция механизма газораспределения которых отличается от нижнеклапанной. Однако обычно не применяется в отношении двигателей с верхним распределительным валом (SOHC и DОНС), а используется для обозначения верхнеклапанных двигателей с нижним распредвалом и толкателями.
В верхнеклапанном двигателе применяются длинные штанги, проходящие через туннель в блоке и головке цилиндров, расположенный в приливе головки цилиндра невдалеке от стержней клапанов. Толкатели и торцы стержня клапана связаны короткими коромыслами, которые могут вращаться на оси. Регулировка зазора в клапанах производится при помощи как винта и контргайки на одном из плеч коромысла, так и толкателя телескопического типа, длину которого можно изменять. По конструкции верхнеклапанный двигатель очень бпизок к нижнеклапанному, хотя у первого множество преимуществ, главным из них является независимость при проектировании формы камеры сгорания.
Стремление повысить мощность неизбежно привело к снижению ограничений по конструкции, сначала на спортивных, а позже и на дорожных мотоциклах. При заданной форме камеры сгорания один из способов достижения большей мощности двигателя заключается в повышении скорости его работы, то есть числа оборотов, и, следовательно, количества рабочих ходов в минуту. При повышении частоты вращения двигателя ряд технических ограничений начинает вызывать затруднения, особенно в узлах клапанного механизма./cdn.vox-cdn.com/uploads/chorus_image/image/63703317/pastedgraphic-1.0.1467739387.0.png)
По мере того, как кулачок распредвала поднимает толкатель и штангу, открывая клапан через коромысло,скорость перемещения этих узлов постепенно увеличивается. До достижения определенной скорости проблем не возникает, но как только скорость превышает значение скорости, заданное конструктивными параметрами данного двигателя, вес узлов клапанного механизма становится таким, что они не могут достаточно быстро отслеживать профиль кулачка. В этот момент клапана начинают «зависать», несмотря на усилие возвратных пружин. Мало того, что это ограничивает частоту вращения двигателя, зависание клапанов приводит к риску изгиба или смещения штанг толкателей, а в отдельных случаях — риску выхода впускных и выпускных клапанов в камеру сгорания.
Если это происходит, то в следующий момент, когда поршень достигает верхней мертвой точки, он ударяет по клапанам, что приводит к серьезным повреждениям. Одним из решений является установка усиленных клапанных пружин, но это вызывает усиление трения, снижение мощности и приводит к ускоренному износу. Кроме того, это может привести к вибрации (отскоку) клапана. Узлы клапанного механизма можно облегчить, но одновременно с этим происходит их ослабление. Альтернативой может быть использование специальных материалов для производства узлов, но, несмотря на то. что они будут легче и прочнее, их стоимость сильно возрастет.
Из вышеописанного можно сделать вывод, что конструкция нижневального двигателя с толкателями (OHV) эффективна для многих целей, ню там, где необходимо достижение высокой мощности и частоты вращения, она имеют ограниченное применение. Там, где применяется такая схема, например, на прочном и долговечном одноцилиндровом двигателе Honda CG125 или на V-образных двухцилиндровых двигателях Moco-Guzzi, получающаяся в результате машина — простая и надежная «рабочая лошадка*, хотя и не отличающаяся выдающимися характеристиками.
Преимущество использования вышеописанной схемы на V-образном двигателе состоит в том, что используется только один распредвал — деталь, которую относят к числу дорогостоящих. Но поскольку большинство V-образных двухцилиндровых двигателей используется на мотоциклах типа «чёпер» и «турер», скромные характеристики не беда. Во многих отношениях нижневальный двигатель с толкателями (OHV) на данный момент равноценен исчезнувшим нижнеклапанным двигателям.
Устройство механизма газораспределения с одним верхним респределительным валомКонструкция механизма газораспределения с одним верхним распредвалом (SOHC)
Чтобы преодолеть затруднения, вызванные увеличением веса узлов клапанного механизма, желательно устранить как можно больше деталей, двигающихся возвратно-поступательно. К ним относятся: толкатель, штанга, коромысло и сам клапан. В отношении толкателя и клапана мало что может быть сделано, кроме понижения их веса за счет тщательного выбора оптимальной конструкции и использования прочных, долговечных, но легких материалов.
На спортивных двигателях, где затраты на производство не имеют значения, могут использоваться экзотические материалы типа титана, но для массового производства это неприменимо.
Единственное, что можно сделать, это перенести распредвал в головку цилиндров и избавиться от толкателя, а кулачки заставить работать непосредственно по закаленному подпятнику коромысла (рокера или рычага, как их иногда называют). Сама идея не нова, существует множество примеров довоенных четырехтактных двигателей с верхними распредвалами. В типичном двигателе с вархним распредвалом (SDHC) распредвал размещен в головке цилиндров между впускными и выпускными клапанами.
На ранних спортивных двигателях привод распредвала осуществлялся коническими шестернями от вала, расположенного вертикально в блоке цилиндров. Стандартной схемой привода является цепная передача: зубчатое колесо, расположенное в середине или в конце коленчатого вала, огибает цель механизма газораспределения, которая, в свою очередь, приводит в действие зубчатое колесо на распредвале.
Кулачки распредвала воздействуют на короткие коромысла, которые, в свою очередь, управляют клапанами аналогично двигателю с механизмом газораспределения типа DHV. Единственными деталями, совершающими возвратно-поступательное движение остаются коромысла и клапана, так что конструкция все еще далека от совершенства, но уже намного лучше за счет отсутствия штанг и толкателей.
Регулировка зазора в клапанах осуществляется при помощи винта и контргайки в одном из плеч коромысла. Большинство современных четырехтактных двигателей основываются на схеме газораспределения SDHC — это проясняет, почему они способны спокойно работать при частотах вращения, на которых нижневальный двигатель разлетелся бы на части.
ГРМ с двумя верхними валами DOHC с регулировочными шайбами сверхуКонструкция механизме газораспределения с двумя верхними распредвалами (DOHC)
Механизм газораспределения DOHC четырехтактного двигателя представляет собой усовершенствование схемы SOHC и предназначен для устранения единственной оставшейся возвратно-поступательно движущейся массы — коромысел (хотя при этом придется вернуть толкатели).
Вместо единственного центрального распредвала используется пара, размешенная непосредственно над стержнями клапанов.
Для привода газораспределительного механизма используется цепной привод — наиболее традиционный и дешевый в изготовлении, хотя известна (но пока широко не распространена) конструкция, следующая за тенденциями в автомобильной промышленности, в которой вместо цепной передачи используются шкив и зубчатый ремень. Среди преимуществ ременной передачи можно перечислить следующие: они менее шумные, не растягиваются, как цепи, а шкивы не изнашиваются подобно звездочкам, хотя замену ремня следует производить чаще. Другой способ привода распредвалов используется не моделях VFR фирмы Honda и представляет собой зубчатую передачу с приводом от коленчатого вала. При использовании такой конструкции отпадает потребность в натяжителе схема также работает тише цепной, хотя шестерни зубчатой передачи подвержены износу.
Толкатели распредвала, выполненные в форме «чаши», работают в расточках головки цилиндров.
При использовании «чашеобразных» толкателей зазор в клапанах регулируется с помощью небольших круглых подкладок, называемых регулировочными шайбами. Поскольку сами шайбы выполняются нерегулируемыми, их необходимо заменять шайбами различной толщины до восстановления правильного зазора. На одних двигателях шайба практически совпадает с диаметром толкателя и устанавливается в гнездо, которое находится в верхней части толкателя; такую конструкцию называют «толкателем с регулировочными шайбами сверку». Шайбу можно заменить, удерживая толкатель в нижнем положении, при помощи специального приспособления так, чтобы образовался зазор между толкателем и распредвалом, достаточный для снятия и установки шайбы.
На других двигателях шайба намного меньше и располагается под толкателем в центре держателя пружины клапана. При этом она опирается непосредственно на торец стержня клапана; такую конструкцию называют «толкателем с регулировочными шайбами снизу». Таким образом, масса деталей, перемещающихся возвратно-поступательно, при использовании небольших прокладок снижается еще сильнее, но появляется необходимость демонтажа распредвала при каждой процедуре регулировки зазора в клапанах, что повышает стоимость и трудоемкость обслуживания.
Для того, чтобы избежать трудностей, связанных с необходимостью применения специальных приспособлений или демонтажа распредвала, на некоторых двигателях с газораспределительным механизмом DOHC вместо «чашеобразных толкателей» используют небольшие легкие коромысла, на некоторых двигателях с подобной схемой коромысла снабжены традиционным регулировочным винтом и контргайкой. На других коромысла опираются на небольшую шайбу, расположенную по центру держателя пружины клапана, а сами коромысла установлены на валах, длина которых превышает ширину коромысла. Для удержания коромысла над клапаном на валу расположена пружина. Для замены регулировочной шайбы коромысла сдвигаются в сторону пружины так, чтобы шайбу можно было вынуть.
Схема DOHC допускает более высокие скорости вращения двигателя, чем SOHC, но даже в этом случае возможно зависание или вибрация клапанов при использовании широкой пружины. Чтобы избежать этого, на двигателях обычно используется две пружины вместо одной, при этом пружина меньшего диаметра устанавливается в пружину большего диаметра.
Существуют два довода в пользу этого: во первых, малая пружина ускоряет закрытие клапанов, а во вторых, из-за различных резонансных частот пружин снижается вероятность вибрации. Также могут использоваться пружины переменной жесткости (витки пружины с одного конца располагаются ближе друг к другу, чем с другого), которые обеспечивают переменную резонансную частоту при использовании одной пружины. На данный момент широко используется комбинация двух этих идей — установка двух клапанных пружин с переменным шагом навивки для каждого клапана. Необходимо устанавливать пружины с переменным шагом так, чтобы конец пружины, где шаг витков меньше, опирался на головку цилиндра (для снижения возвратно-поступательно движущихся масс).
При подведении итогов следует отметить, что в данный момент на мотоциклах верхневальные двигатели представляют собой наиболее распространенную конструкцию. Это ни в коем случае не говорит о том, что развитие прекратилось, хотя маловероятно, что в ближайшем будущем эта схема исчезнет.
Дальнейшее совершенствование идет по пути улучшения существующей схемы за счет применения улучшенных технологий и современных материалов. Самая интересная разработка в области четырехтактных мотоциклетных двигателей — изменяемые фазы газораспределения, которая используется на данный момент в автомобильной промышленности, и ожидается ее появление на мотоциклах
Использование гидравлического привода в клапанном механизме
Иногда для устранения зазоре в клапанном механизме применяется гидропривод, таким образом, обеспечивается саморегулировка клапана («Zero-lash» (нулевой зазор)). Система гидропривода клапанов впервые была применена на мотоцикле Honda СВХ750 1980 года выпуска, сейчас компания Harley Davidson использует ее на всем модельном ряде своих двигателей.
У данной системы есть два основных преимущества: автоматическая компенсация зазора в клапанном механизме, изменяющегося за счет теплового расширения и износа, а также снижение уровня шума. Кроме того, за счет поддержания нулевого зазора между узлами устраняются ударные нагрузки, снижаются износ и инерционность.
Система обеспечивает поддержание нулевого зазора между кулачком и толкателем за счет давления масла, перемещающего телескопическую штангу. Двигатель, на котором компания Honda применила эту систему, снабжен механизмом газораспределения типа DOHC с коромыслами. Гидравлический толкатель служит опорой для коромысла и удерживает его в постоянном контакте с кулачками распредвала. Компания Harey Davidson расположила свой гидравлический толкатель между кулачком распредвала и штангой. Гидротолкатели фирмы Honda состоят из корпуса толкателя, плунжера (который устанавливается внутри корпуса), пружины, (размещающейся между плунжером и корпусом) и управляющего шарикового клапана. Полость плунжера выполняет роль резервуара для масла.
По мере того, как распредвал вращается, и кулачки воздействуют на подпятник коромысла, плунжер перемещается в корпусе вниз и сжимает пружину. При этом давление масла в камера высокого давления повышается и заставляет шарик управляющего клапана опускаться на свое седло, размешанное в камере.
При дальнейшем воздействии кулачка на коромысло давление в камере предотвращает любое взаимное перемещение толкателя и плунжера, следовательно,усилие передается к клапану, который при этом открывается. В момент соприкосновения вершины кулачка с коромыслом давление достигает своего максимального значения, крошечное количество масла выдавливается по зазору между плунжером и корпусом толкателя, которое не только смазывает их соприкасающиеся поверхности, но также частично способствует поглощению удара при максимальной высоте подъема клапана. Как только вершина кулачка минует коромысло, и клапана начнут закрываться, давление на плунжер снизится, что позволит освободиться пружине в корпусе толкателя. По мера того как это происходит, давление масла в камере понижается, открывая управляющий клапан и масло проникает из резервуара в камеру до ее полного наполнения. Плунжер поднимается, выбирая все зазоры между узлами механизма до достижения равновесия.
Цепней привод газораспределительного механизма, натяжители
Доводом в пользу применения цепного при вода ГРМ, а не ремня ил и шестеренчатой передачи, может послужить низкая стоимость изготовления.
Однако цепи вытягиваются по мере эксплуатации, и без устройства, поддерживающего необходимое натяжение, фазы газораспределения были бы неточными, и привод шумел бы при работе. В связи с этим все цепные приводы ГРМ оснащены натяжителем, воздействующим на провисающую ветвь цепи через «башмак». Кроме того, применяется направляющий башмак или успокоитель, располагающийся на натянутой ветви цепи, а на двигателях с газораспределительным механизмам DOHC устанавливается направляющая для верхней ветви цепи между звездочками распределительных валов. Определенное изначальное провисание цепи, заложенное в конструкцию цепного привода, полезно, поскольку оно намного облегчает процедуру демонтажа распредвала. Обычно периодически требуется вручную регулировать натяжитель для выбора всевозможного увеличения провисания. В настоящее время большинство натяжителей оснащены автоматической регулировкой с пружиной, воздействующей на плунжер храпового или винтового механизма.
Для ременного привода также необходим натяжитель, но он используется для обеспечения заданного натяжения только при установке ремня или обслуживании привода.
Улучшенные конструкции четырехтактного двигателя
Многоклапанные головки
Главная задача любого проектировщика двигателей заключается в повышении индикаторного КПД. Это означает увеличение мощности двигателя без увеличения его объема. Для этого необходимо, чтобы в камеру сгорания поступило большее количество топливовоздушной смеси: она должна сгореть наиболее эффективно, чтобы не пропал на один джоуль энергии топлива, и покинули цилиндр все отработавшие газы. Для достижения этого можно использовать карбюраторы с большим диаметром диффузора и снижать разрежение на впуске воздуха в двигатель, но только опредепенное количество смеси может пройти через клапан данного размера за данный промежуток времени. Так что очевидным решением является увеличение диаметра клапанов. Сложность заключается в том, что существует определенная площадь поверхности головки цилиндра, и дальнейшее увеличение клапанов ограничено этой площадью.
Чтобы решить эту задачу, конструкторы использовали два впускных клапана меньшего диаметра вместо одного большого, создав при этом трехклапанную головку.
Два таких клапана обладают общей площадью поверхности большей, чем один большой клапан, и, хотя один клапан в отдельности легче, общая дополнительная масса возвратно-поступательно движущихся частей не перевешивает выгоды, связанной с ростом КПД. Еще одно преимущество от использования большего числа клапанов: каждый из них в отдельности меньше и легче, и, следовательно, они могут работать при более высоких скоростях с меньшей склонностью к зависанию или вибрации. Эта система предлагала определенные улучшения, и производители решили попробовать добавить еще один выпускной клапан. Так на суд общества была представлена четырех-клапанная головка (стоит отметить, что впускные клапана обычно слегка больше выпускных). Для привода многоклапанного механизма на двигателях с ГРМ типа DOHC требуется единственное изменение: необходимо использовать вильчатое коромыспо, которое одновременно соприкасается с двумя клапанами, или увеличить число кулачков на распредвале вдвое. Но в многоклапанных головках не обязательно использовать схему DOHC, альтернативой такой схеме могут служить двигатели компании Honda с четырехклапанной головкой и схемой механизма газораспределения SOHC (с вильчатыми коромыслами), а также V — образный двухцилиндровый двигатель СХ500 с толкателями и вильчатыми коромыслами.
Помимо очевидного преимущества — большей площади клапанов — многоклапаные головки привели к улучшению формы камеры сгорания и размещению свечи зажигания в наиболее предпочтительном месте — центре камеры, сгорания (в результате чего улучшается газообмен и сгорание становится более эффективным). Хорошим оригинальным примером такой камеры сгорания является запатентованная компанией Suzuki камера TSCC (двухвихревая камера сгорания). Классическая полусферическая форма камеры сгорания заменена камерой более плоской формы, а в области каждого седла клапана выполнена собственная миниатюрная полусфера. Поступающая в цилиндр смесь вовлекается в вихревое движение, способствующее и ускоряющее наполнение камеры сгорания. Для улучшения сгорания на многих двигателях применяют «сквэш-зону’ (squish-zone) по периметру камеры сгорания, которая, направляет смесь внутрь и вверх к свече зажигания по мере подъема поршня. Тогда при сгорании смеси пламя быстро распространяется, и энергия топлива выделяется наилучшим образом для получения максимальной мощности.
Другое усовершенствование сделано в конструкции впускного тракта, который сужается по мере приближения к клапану. Это создает «эффект Вентури», благодаря которому коэффициент истечения увеличивается, в то время как канал, по которому смесь течет, сужается. Но это хорошо только тогда, когда форма клапана, который обтекает смесь, и форма камеры сгорания, куда она попадает, работают «в тесном сотрудничестве» для достижения полноценного эффекта.
Yamaha утвердила концепцию, на один шаг опережающую развитие многоклапанных головок, использовав пятиклапанную головку на FZR и YZF750, а также и на V-образном двигателе Genes, объемом l000 кy6.см. с углом развала блоков 20 градусов. Благодаря использованию пяти клапанов (трех впускных и двух выпускных) достигается максимальное использование площади камеры сгорания, заданной ограничениями, связанными с круглой формой клапанов. В результате индикаторный КПД получается выше по сравнению с четырехклапанной головкой. Единственный недостаток этой конструкции заключается в увеличении стоимости производства головки цилиндра и механизма газораспределения.
Использование многоклапанных головок тесно сопряжено с текущей тенденцией использования короткоходных двигателей с увеличенным диаметром цилиндра с целью достижения больших частот вращения двигателя. В короткоходном двигателе поршень должен пройти меньший путь до того, как он начнет свой следующий рабочий ход, а увеличение диаметра цилиндра приводит к увеличению камеры сгорания, в которой может разместиться больше клапанов. Рост диаметра цилиндра также приводит к увеличению поверхности днища поршня, то есть увеличивается площадь, на которую воздействует сгорающая топливовоздушная смесь.
Десмодромный привод клапанов
Возможно, внушительно названная десмодромная схема газораспределения — категорический ответ на сложности, связанные с вибрацией и зависанием клапанов. На всех традиционных четырехтактных двигателях клапан закрывается под воздействием одной или двух возвратных пружин. Можно изменить пружины для того, чтобы избежать вибрации или отскока клапана, а также проблемы зависания.
Но любое изменение — только компромисс, обычно любые положительные эффекты всегда сопровождаются отрицательными.
Десмодромный привод клапанов избегает этих проблем за счет использования дополнительного распредвала для привода дополнительных коромысел, которые принудительно закрывают клапана точно так же, как и открывают их. Клапан открывается за счет воздействия открывающего коромысла на стержень. По мере того, как кулачок проходит точку максимального подъема клапана, и коромысло начинает освобождать клапан, закрывающее коромысло заставляет клапан закрыться. На более поздних версиях системы используется один распредвал со всеми необходимыми кулачками.
Практически десмодромный привод клапанов достаточно экзотичен и дорог для большинства серийно производимых мотоциклов. Он используется только компанией Ducati и приводит к хорошему эффекту, особенно в случае применения его на спортивных двигателях. Можно поспорить, нужен ли он на дорожных машинах — особенно с двигателями большого объема, максимальная частота вращения которых ограничена из других соображений.
Что не является поводом для спора, так это эффективность, с которой десмодромный привод устраняет проблемы зависания и вибрации клапанов.
Статью прочитали: 1 850
Ducati Monster 937. Спираль историии
Ducati ассоциируется прежде всего с быстрыми и дорогими мотоциклами. Но самая продаваемая модель производителя — Monster. Итальянцы сумели сделать универсальный мотоцикл на каждый день и добавить в него огненного характера Ducati. В результате за 27 лет они продали более 350 000 «Монстров».
В средней кубатуре с 2014 года до сегодняшнего дня успешно выпускался Monster 821. Теперь ему на замену пришел новый мотоцикл. Он как бы прошел по спирали истории. История «монстров» началась с Monster 900, и новинка тоже попадает в 900-кубовый класс. Но Monster 937 — это уже не самый топ, а средняя кубатура.
Увеличение рабочего объема — реальность нашего времени с его суровыми экологическими нормами.
Прибавка мощности в сравнении с мотором прошлого поколения совсем небольшая, было 109, стало 111. В отличие от некоторых старших моделей Ducati, традиционный десмодромный привод клапанов остался на месте. Намного серьёзнее поработали над весом. Двигатель похудел на 2.4 килограмма. За счёт рамы в стиле Panigale мотоцикл облегчили на 4.5 килограмма. На колёсах сбросили 1.7 кило, на маятнике — 1.6, на стекловолоконном подрамнике — 1.9. В “сухом” виде Monster 937 весит всего 166 килограммов, на 18 килограммов меньше, чем 821.
82 сантиметра высоты по седлу в самый раз, чтобы при остановках твёрдо стоять на двух ногах. Для невысоких мотоциклистов есть опциональное сиденье высотой 80 сантиметров. Кому и это слишком высоко, может поставить набор пружин и занизить до 77 сантиметров. Чтобы прямее и удобнее сидеть, руль переставили на 7 сантиметров ближе к водителю. С той же целью подножки сдвинули вперёд.
Для бюджетного мотоцикла на неплохом уровне находится электроника. В стандартную комплектацию входят Cornering ABS, Whiilie-контроль, трекшн-контроль, у всех настраивается чувствительность.
Также есть Launch-контроль, двусторонний квикшифтер и переключаемые режимы Спорт, Город и Туринг. Электроника легко настраивается через 4,3-дюймовую цветную приборную панель в стиле Panigale.
Monster 937 производится в трёх цветовых схемах. Также выпускается «типа-спортивная» комплектация Monster 937 Plus с ветровым стеклом и крышкой пассажирского сиденья.
ОБЗОР — Мощный и элегантный технокруизер DUCATI XDiavel — икона дизайна
DUCATI Diavel не первый год известен как быстрейший круизер на свете, примечательный не только мощным мотором, но и идеальной управляемостью, за которую так ценят итальянскую технику. В 2016 году на рынок вышел Ducati XDiavel, еще более совершенная версия легендарного мотоцикла, также называемая технокруизером.
Это новая реализация комбинации круизерного стиля с ярким брутальным дизайном, вынесенными вперед подножками, расслабленной посадкой для долгих путешествий и темпераментом гоночных итальянских мотоциклов, завоевавших множество побед.
Дизайн
Длинный, низкий и брутальный — вот основные черты Ducati XDiavel, которые постарались выделить дизайнеры. На этих трех столпах держится внешний вид любого классического круизера. Но итальянская вариация на эту тему отличается массой деталей, по которым сразу видно, что мотоцикл рожден в стране Микеланджело и Леонардо. Композиция мотоцикла построена вокруг подчеркнуто выделяющегося двигателя, от которого по диагонали расходятся рама «птичья клетка» и укороченный хвост, контрастирующий с широким задним колесом.
Двигатель
В центре технокруизера расположен двухцилиндровый L-образный двигатель Testastretta DVT 1262. Это серьезно переработанный силовой агрегат, корнями уходящий к легендарным гоночным мотоциклам DUCATI.
В отличие от спортбайков, у которых моторы прячутся под обтекателем, для XDiavel крайне важен внешний вид. Поэтому наружные поверхности тщательно обработаны, а на цилиндры и клапанные крышки нанесены серебристые лучи с кругами на концах. Несмотря на жидкостное охлаждение, патрубков со стороны не видно.
Чтобы добиться эффекта внешней лаконичности, помпу переставили вглубь блока цилиндров. Мощность двигателя составляет внушительные по круизерным стандартам 156 лошадиных сил. Но это не единственная особенность Testastretta DVT 1262. В двигателе используется система изменяемых фаз газораспределительного механизма. Если для традиционного привода клапанов такие конструкции делаются достаточно часто, то для десмодромного реализуются с недавних пор. Благодаря этому устройству крутящий момент двигателя нарастает с самого старта и достигает своего пика уже при 5 000 оборотов
При этом он равномерно распределен по всему рабочему диапазону, в отличие от предыдущей версии Diavel, где тяга усиливалась постепенно и была куда менее сильной на низких и средних оборотах.
Такая характеристика позволяет получать ровный и предсказуемый разгон, который особенно актуален при городской езде с постоянной сменой скоростей. На заднее колесо впервые в истории DUCATI тяга передается в стандартном круизерном стиле, с помощью ремня. Он обеспечивает мягкую работу трансмиссии и не требует частого обслуживания. Межсервисные интервалы двигателя также увеличены. Его надо обслуживать один раз в 15 000 километров, но не реже раза в сезон, десмодромный привод ГРМ требует регулировки каждые 30 000 километров.
Электроника
Езда на мощном мотоцикле с каждым годом становится все более безопасной. Прежде всего, благодаря развитию электронных систем, помогающих водителю справляться со сложными дорожными ситуациями.
DUCATI идет в авангарде направления, и XDiavel — лучший этому пример. В нем реализована инновационная технология быстрого старта — Ducati Power Launch (DPL). Она позволяет быстро и при этом безопасно тронуться с места и набрать скорость
Работает она очень просто: водителю нужно нажать специальную кнопку, включить первую передачу, открыть полный «газ» и отпустить рычаг сцепления. Электроника сама ограничит обороты двигателя, чтобы достичь максимально эффективного разгона и при этом исключить неконтролируемый подъем переднего колеса или пробуксовку заднего. Система DPL имеет три уровня и автоматически отключается при наборе 120 километров в час или включении третьей и более высокой передачи. В остальное время за безопасность отвечают стандартные системы трекшн-контроля и anti-wheelie
AБС отличается от большинства конкурирующих систем тем, что позволяет жестко тормозить в наклонном положении при прохождении поворотов. XDiavel также оснащен полным пакетом электронного оборудования премиум-класса: электронным дросселем Ride-by-Wire, переключателем режимов двигателя, светодиодными фарами, бесконтактным ключом, круиз-контролем и 3,5-дюймовой цветной приборной панелью с возможностью переключения экранов между стандартным, городским, трековым и полным.
Шасси
Ходовая часть, как и двигатель, полностью соответствует стилю XDiavel — комфортабельному круизеру со спортивным характером. Передняя вилка и амортизатор оснащены полным набором регулировок, позволяющим настроить мотоцикл для долгого путешествия или активной городской езды на грани возможностей. Чтобы владелец очень мощного и быстрого мотоцикла мог чувствовать себя в полной безопасности, за торможение отвечают моноблочные радиальные суппорты Brembo, самого известного производителя тормозных систем, отрабатывающего технологии в мировых чемпионатах MotoGP и World Superbike.
На консольном маятнике крепится заднее колесо с двухкомпаундной покрышкой Pirelli Diablo Rosso II размерности 240/45 ZR17. Несмотря на внушительный размер, оно позволяет низко наклонять мотоцикл в поворотах, сохраняя устойчивое сцепление с асфальтом. Визитная карточка Ducati, рама «птичья клетка» из толстых стальных труб, крепится к двигателю, который является частью несущей конструкции. Таким образом, сухой вес этого крупного и мощного мотоцикла удалось удержать в пределах 220 килограммов.
Эргономика
Водительское место Ducati XDiavel, как костюм из ателье: подгоняется под любые требования владельца, которому предлагается 60 вариантов посадки. В стандартной комплектации вынесенные вперед подножки устанавливаются в одно из трех положений, которые можно достаточно легко поменять. Для любителей классики предлагается опциональный набор с центральным расположением подножек. При заказе будущий владелец XDiavel выбирает один из пяти вариантов сиденья: стандартный, увеличенный, высокий, низкий или кожаный. Также предлагается три вида руля: обычный, сдвинутый назад или вперед. Таким образом, приспособить XDiavel под себя может водитель с любым телосложением и предпочтениями в посадке: от круизерных до классических городских или спортивных.
Комплектации
Помимо стандартной комплектации, мотоцикл поставляется в премиум-версии Ducati XDiavel S. Он отличается отделкой еще более высокого уровня. Бак покрашен глянцевой черной краской с матовой полосой. Также в черный глянец выкрашен двигатель и эксклюзивные колеса с фрезерованными спицами. Маятник анодирован, сиденье обшито материалом двух типов. В переднюю фару встроены дневные ходовые огни, образующие рамку в форме подковы.
Они включаются днем, расходуют минимум электроэнергии и делают мотоцикл узнаваемым с большого расстояния. XDiavel S отличается от базовой версии не только внешним видом. На внутренние трубы вилки нанесено черное напыление, снижающее силу трения и способствующее более мягкой и равномерной работе. Передние моноблочные тормозные суппорты Brembo М50 — продукт высочайшего уровня, используемый в гоночных спортбайках.
Дополнительное оборудование и тюнинг
Популярность данной модели в первый год выхода побудила производителя позаботиться о возможности индивидуализации мотоцикла для своих обладателей. Серия Ducati Performance разработана для Diavel в партнерстве с легендарным американским брендом Roland Sands Design, что, безусловно, делает данную модель Ducati практически культовой и должно настораживать коллег из Harley Davidson.
Вслед за домашним Perfomance в 2017 году к кастомизации XDiavel подтянулись и серьезные европейские тюнингеры — Rizoma и FullSix. Ознакомиться с предложениями для тюнинга XDiavel / XDiavel S можно в салоне официального дилера DUCATI и Rizoma – компании MOTORRIKA.
Характеристики Ducati XDiavel
Двигатель
1262 см3, 2-цилиндровый, L-Twin, 4 клапана на цилиндр, десмодромный привод ГРМ, система изменяемых фаз газораспределения, 2 свечи на цилиндр, жидкостное охлаждение
Мощность
156 л.с. при 9 500 об/мин
Крутящий момент
128 Нм при 5 000 об/мин
КПП
6-ступенчатая
Сцепление
Проскальзывающее, в масляной ванне, гидравлический привод
Рама
Стальная, «птичья клетка»
Передняя подвеска
Перевернутая вилка, диаметр 50 мм, ход 120 мм
Задняя подвеска
Моноамортизатор, ход 110 мм
Передняя покрышка
120/70 ZR17, Pirelli Diablo Rosso II
Задняя покрышка
240/745 ZR17, Pirelli Diablo Rosso II
Передний тормоз
2 полуплавающих диска диаметром 320 мм, 4-поршневые радиальные моноблочные суппорты Brembo, радиальный главный тормозной цилиндр
Задний тормоз
Диск 165 мм, 2-поршневой плавающий суппорт
Сухой вес
220 кг
Снаряженный вес
247 кг
Объем топливного бака
18 л
Технологии Ducati : 195 лошадей с литра | OPPOZIT.RU | мотоциклы Урал, Днепр, BMW
Не знаю, на сколько будет это интересно оппозитчикам, но мне всякие технологии нравятся и нужно знать что там и как работает.
Всего за несколько недель до представления нового Ducati Panigale 1199 на Международном мотоциклетном шоу EICMA в Милане 10-13 ноября 2011, итальянский производитель открыл секрет источника силы своего нового Superbike 2012.
Исключительные стандарты
Чтобы внедрить новый двигатель Superquadro на свой футуристический Superbike, Ducati пришлось выйти далеко за рамки конструкторских барьеров. Их бескомпромиссный подход к конструкторским решениям в комбинации с инновациями позволили Ducati установить новый исключительный стандарт и поставить новую веху в длинной и культовой истории развития двигателей Ducati Superbike.
Инженерам Ducati было дано практически невыполнимое до сегодняшнего дня задание по созданию двигателя Superbike нового поколения для Ducati Panigale 1199. Увеличить мощность, крутящий момент, удобство для пользователя, снизить вес и затраты на техническое обслуживание – вот неполный список этого задания, но выполнение его с «чистого листа» и не ограничиваясь общепринятыми канонами двигателестроения в итоге позволило конструкторам поставить галочки напротив всех пунктов.
Инновационный двигатель Superquadro, который был так назван за сверхквадратное соотношение диаметра к ходу поршня, обладает повышенной мощностью, максимально возможной на сегодняшний день для двухцилиндрового двигателя – 195 л/с и крутящим моментом 132,9 Нм, а также возможностями по подстройке режима работы в зависимости от стиля вождения мотоциклиста и дорожных условий. Его конструкция позволила существенно снизить общий вес мотоцикла и, кроме повышения совершенствования общей производительности, позволило расширить межсервисный интервал до 25000 км.
Только шедевр от Fabio Taglioni – его 90° L-twin конструкция и десмодромный механизм привода клапанов напоминает о предыдущих моделях двигателей. Остальное все новое.
Особенности и преимущества 195 сильного L-twin двигателя Ducati Superquadro 2012
Архитектура
Двигатель разрабатывался с учетом включения его активным участником в ходовую часть, в связи с чем, его конструкция была спроектирована полностью в целях изменения размещения, снижения веса и повышения прочности. Цилиндры, оставаясь под углом в 90° друг от друга, были отклонены назад относительно картера на 6°, таким образом, передний цилиндр отклонен от горизонтали на 21°. Это позволило сместить расположение двигателя вперед на 32 мм для улучшения распределения веса и более удачного позиционирования точек крепления элементов несущей рамы Panigale 1199.
Картер двигателя отлит вакуумным способом с применением технологии Vacural, обеспечивая оптимальный вес, нужную толщину стенок и достаточную прочность, а также давая возможность сформировать водяную рубашку и минимизировать соединительные швы. Вместо этого у Superquadro имеется особые алюминиевые с никасиловым покрытием «мокрые гильзы» вставленные вверх картера. Такая конструкция обеспечивает надежное крепление головки цилиндров с картером, улучшает герметизацию и увеличивает распределение теплоотдачи от тонкостенных гильз непосредственно охлаждающей жидкости.
Крышка сцепления, кожух двигателя, поддон картера, крышка распределительного механизма и внешнее покрытие отлиты из магниевого сплава, что позволяет снизить вес двигателя без потерь прочности, необходимой ему как составной части шасси.
В дополнение к новой позиции цилиндров в картере будут использованы подшипники скольжения для коренной шейки коленвала, которые ранее использовались Ducati только на двигателе Desmosedici RR. Замена шарикоподшипников позволило увеличить диаметр коренных шеек коленвала и соответственно их прочность, а также прилегающие к ним участки картера, усилив их до соответствия экстремальной мощности Superquadro. Новые подшипники принудительно смазываются с помощью специальных каналов в коренный шейках, позволяя поддерживать хорошую смазку коленвала, а быстрое отведение масла в поддон двигателя обеспечивает нововведенная функция – высокоэффективный вакуумный насос аналогичный Ducati MotoGP.
Привод этого насоса взаимодействует с валом основного маслонасоса, эффективно поддерживая вакуум в поршневой области картера, снижая атмосферное сопротивление, чем облегчает их ход вниз, а также управляет «дыханием» двигателя.
Экстремальные размеры
При расчетах оптимальной конфигурации в целях максимально возможного увеличения мощности L-twin двигателя, инженеры Ducati и Ducati Corse повысили число оборотов двигателя, а также улучшили вентиляцию и увеличили диаметр/ход поршней до 112/60.8 мм соответственно. Глубокие исследования позволили в результате получить выходную мощность в 195 л/с при 10750 об/мин и 132,9 Нм крутящего момента при 9000 об/мин. Новое соотношение диаметра-хода поршней 1.84:1 позволило эффективно повысить обороты двигателя и в совокупности с ультро-коротким ходом коленвала, увеличить площадь цилиндров и, соответственно, диаметр клапанов – впускныкных с 43.5 до 46.8 и выпускных с 34.5 до 38.2 мм.
Для изготовления таких больших впускных клапанов, работающих на столь высоких оборотах и подвергающихся высоким нагрузкам, использован титановый сплав, взамен стали, что ранее применялось только на моделях «R». Новые клапана приводятся в действия гоночными коромыслами, имеющими высокочистую обработку поверхностей для уменьшения трения и нагрузок, а также карбоновое покрытие (PLC) – решение, изначально применявшееся аэрокосмической промышленности.
Гоночные поршни Superquadro имеют особенные двойные ребра жесткости, усиливающие прочность и позволяющие снизить трение за счет уменьшения площади стенок поршней. Использование этой технологии разработанной Ducati Corse обеспечивает надежную работу этих 112-ти миллиметровых поршней на самых высоких оборотах.
Увеличение диаметров впускных клапанов повлекло за собой увеличение канала дросселя от 63.9 до 67.5 мм, заслонка которого имеет электронный привод. Горючая смесь поступает через два инжектора на каждый цилиндр – один расположен перед дроссельной заслонкой для улучшения гибкости двигателя, а второй после и служит непосредственно для питания.
Чистая мощность
С увеличением производительности Superquadro, соответственно, потребовалось и большее количество воздуха, поставив перед инженерами задачу – обеспечить оптимизированную подачу горючей смеси для большей плавности работы двигателя без повышенных вредных выбросов в атмосферу. Чтобы добиться этого Ducati была разработана система переработки вторичных газов, эффективно снижающая количество выбросов HC и CO. Система активируется блоком управления двигателя ECU при возникновении конкретных условий определяемых лямбда-датчиком и сенсором открытия дроссельной заслонки. При активации открывается специальный клапан, обеспечивая приток свежего воздуха из главного воздушного коллектора через пластинчатый клапан, имеющийся в каждой головке цилиндров, в выпускной канал, расположенный непосредственно вблизи с выпускным клапаном. При выходе раскаленных выхлопных газов поток свежего воздуха позволяет их дополнительно воспламенить и устранить все несгоревшее топливо, наличия которого при определенных условиях избежать не удается.
Desmo-привод
При таких экстремальных условиях работы двигателя никогда еще уникальная десмодромная система Ducati не была так важна. При таких высоких оборотах двигателя, которые развивает Ducati Superquadro со своими большими клапанами, было невозможно обеспечить синхронизированную работу клапанных кулачков с помощью обычных клапанных пружин. Десмодромная система активирует работу клапанов механическим способом, с высокой точностью закрывая и открывая их, позволяя применять более крутые профили кулачков, предельные временные интервалы, большие клапаны и управлять всем этим с большой скоростью. Эта система используется на каждом мотоцикле Ducati и доказала свою эффективность на таких мотоциклах как Ducati Corse World Superbikes и Desmosedici MotoGP.
Точность мощности
Необходимость точности в управлении такими огромными клапанами и десмодромной системой их привода вынудило инженеров Ducati отказаться от ременного привода, введенного после выпуска Ducati Pantah в 1979, в пользу комбинации цепь-звездочки. Цепь плавающего типа соединяет коленвал с головкой цилиндров с помощью звездочки, расположенной на своем коротком валу с зубчатой передачей передающей движение на впускной и выпускной распредвалы. У распредвалов имеется возможность +/- регулировки для сверхточной калибровки кулачков. Таким образом, цепь ГРМ позволяет организовать высокоэффективный привод, а автоматический натяжитель обеспечивает высокую надежность и сокращает стоимость технического обслуживания.
В конце каждого выпускного распредвала расположен центробежный противовес, который разжимается при скорости вращения ниже холостого хода, образуя некоторый «выступ» на кулачке и не позволяя впускному клапану полностью закрыться, чтобы он действовал в качестве декомпрессора. Это гениальное устройство обеспечивает очень легкий запуск двигателя Superquadro без использования больших аккумулятора и стартера, что позволило снизить общий вес мотоцикла еще на 3.3 кг. После старта двигателя и достижения распредвалом скорости нормального холостого хода противовес втягивается, устраняя «выступ» и обеспечивая полное закрытие клапана. Эта инновационная функция еще раз подчеркивает тесное сотрудничество инженеров и конструкторов нацеленное на снижение общего веса мотоцикла.
Новая трансмиссия
Инженеры Ducati воспользовались возможностями конструирования с «чистого листа» и увеличили расстояние между центрами валов шестиступенчатой коробки передач, что позволило сделать больше их диаметр, повышая прочность и надежность трансмиссии, что очень важно, учитывая большую мощность двигателя. Также новшеством этого Ducati Superbike экстра-класса является «мокрое» сцепление в масляной ванной. Его конструкция основана на тесной связи с проскальзывающим сцеплением, применяемым на Multistrada и Diavel в которых применен прогрессивный сервопривод, контролирующий степень сжатия фрикционных дисков в зависимости от работы двигателя. При нормальной работе кроме повышения эффективности сцепления это приводит к очень легкому манипулированием им. При чрезмерно мощной работе двигателя сервопривод снижает давление на пластины, обеспечивая эффект, который гонщики называют «проскальзыванием», уменьшающий дестабилизацию поведения заднего колеса при слишком агрессивных понижениях передачи и обеспечивающий большую плавность работы при сбросе газа или нормальном понижении передач.
Стремление к совершенству
Конкуренция заставляет бросать вызов соперникам и позволяет здраво оценивать свои возможности. И Ducati не исключение. Конкуренция является основным стимулом инженеров и конструкторов Ducati для которых постоянное стремление быть лучшими стало образом жизни. Superquadro стал самым мощным двухцилиндровым двигателем на планете и предназначен вдохнуть жизнь в другое совершенство – Ducati 1199 Panigale.
Двигатель Ducati Superquadro 195 л/с L-twin 2012
— 195 л/с
— диаметр поршня 112 мм
— полностью независимая система RbW
— диаметр дросселя 67.5 мм
— две форсунки для каждого дросселя
— масленый насос с вакуумным эффектом
— коленвал на подшипниках скольжения
— алюминиевые гильзы имеют покрытие Nikasil
— декомпрессор у каждой головки цилиндров
— впускные клапаны из титана
— крышки кратера, головки цилиндров и сцепления из магниевого сплава
— шестерни из пластика (техно-полимер) для приводов масляного насоса и водяной помпы
— интегрированная конструкция двигатель/ходовая: новый Superquadro полноценная деталь шасси
— гоночные поршни: двойные ребра жесткости и сплав RR58
— система переработки вторичных газов
— новый синхронизирующей системы с цепной привод
— смазываемое сцепление с сервоприводом и функциями «проскальзывания»
— новая коробка передач: увеличенное расстояние между валами для увеличения их диаметра и повышения прочности
Hypermotard 939 — Moto Ducati
Тип
Testastretta 11 °, L-Twin, 4 клапана на цилиндр, десмодромный привод клапанов, жидкостное охлаждение
Рабочий объем
937 ( куб.см )
Диаметр и ход поршня
94 х 67,5 ( мм (дюймов) )
Компрессия
13,1:1
Мощность
83,1 кВт (113 л.с.) при 9000 об/мин
Крутящий момент
97,9 Нм ( 10 кг-м / 72,2 lb-ft) при 7500 об/мин
Система подачи топлива
Электронная система впрыска Magneti Marelli, дроссельные заслонки с системой полного электро-контроля (RbW)
Выхлопная система
Выхлопная система 2-1, глушитель из нержавеющей стали, каталитический нейтрализатор и 2 лямбда-зонда
Главная передача
Прямозубые шестерни, соотношение 1,85:1
Передаточные числа
1=37/15 2=30/17 3=28/20 4=26/22 5=24/23 6=23/24
Приввод
Цепь, ведущая звездочка — 15, ведомая звездочка — 43
Коробка передач
6-ступенчатая
Сцепление
Проскальзывающее, многодисковое в масляной ванне с механическим приводом
Рама
Трубчатая, стальная, решетчатая (Trellis)
Передняя подвеска
43 мм, вилка перевернутого типа
Переднее колесо
10-спицевый диск из легкого сплава 3,50″ х 17″
Передняя шина
120/70 ZR 17 Pirelli Diablo Rosso II
Задняя подвеска
Прогрессивная, моноамортизатор Sachs, регулировка преднагрузки пружины и отбоя, алюминиевый консольный маятник
Заднее колесо
10-спицевый диск из легкого сплава 5,50″ х 17″
Задняя шина
180/55 ZR 17 Pirelli Diablo Rosso II
Ход передней подвески
170 ( мм )
Ход задней подвески
150 ( мм )
Передняя тормозная система
2 х 320 мм полуплавающие диски, радиальные 4-поршневые моноблочные суппорты Brembo, осевой насос с регулировкой, ABS Bosch в стандартной комплектации
Задняя тормозная система
245 мм диск, 2-поршневой суппорт, ABS Bosch в стандартной комплектации
Сухая масса
181 ( кг )
Снаряженная масса
204 ( кг )
Высота по седлу
870 ( мм )
Колесная база
1493 ( мм )
Угол наклона вили
25,5 ( град. )
Объем топливного бака
16 ( л )
Количество мест
Двухместный
Стандартная комплектация
Режимы езды, режимы мощности, пакет безопасности Ducati Safety Pack (ABS + DTC), RbW, подготовка под антиугонную систему, подогрев ручек, спутниковая навигация
Проверка зазоров клапанов
30 000 км
Гарантия
24 месяца без ограничения пробега
Периодичность технического обслуживания
15 000 км / 12 месяцев
Экологический стандарт
евро — 4; 5,2\100км
Так что же такое «Десмо» и почему оно такое крутое?
Если вы фанат мотоциклов, то вы, вероятно, знаете, что все двигатели Ducati используют что-то под названием «Desmo», но вы можете не понимать, зачем они это используют или что это вообще такое.К счастью, мы здесь, чтобы помочь.
Desmo — это сокращение от desmodromic, и это относится к способу управления тарельчатым клапаном внутри двигателя. Почти в каждом четырехтактном поршневом двигателе клапаны открываются через распределительный вал и закрываются давлением пружины, создаваемой пружиной клапана. Это хорошо известная система, она работает и довольно проста. Вот почему сегодня это доминирующая система, даже в высоконагруженных гоночных автомобилях и мотоциклах, но так было не всегда.
Первое упоминание о десмодромных клапанах происходит из нескольких патентов 1896 года Густава Миса, но только примерно в 1910 году они были использованы с реальным успехом в судовом двигателе, который благодаря десмо, двойным магнето и двойным верхним клапанам ( сам по себе что-то редкость по тем временам) был способен выдавать 300 лошадиных сил.
Mercedes-Benz в 1950-х годах начал использовать Desmo в своих восьмицилиндровых гоночных двигателях, особенно в гоночных автомобилях 300SLR, которые доминировали в гонках, таких как Mille Miglia и W196 Formula 1. Эти двигатели также использовались в двух известных купе 300SLR, также известных как купе Uhlenhaut. В сочетании с передовыми знаниями Mercedes-Benz в области впрыска топлива эти гоночные двигатели оказались чрезвычайно мощными и надежными.
Знаменитый гоночный автомобиль 300SLR использовал инжекторный 3.0-литровый рядный 8-цилиндровый двигатель с десмодромными клапанами.
Рольф Унтерберг / Федеральный архив ГерманииПривлекательность десмодромного срабатывания клапана в это время в основном объяснялась склонностью клапанных пружин срываться или плавать при более высоких оборотах, что часто приводило к катастрофическому отказу двигателя. Это произошло в первую очередь из-за несовершенной металлургии и технологий обработки.
Десмодромные клапаны позволяют обойти эти проблемы, используя второй набор коромысел и кулачков для непосредственного закрытия клапанов.Это означает, что независимо от оборотов двигателя возможность смещения клапана исключается. Однако в стране десмо не только солнце и розы. Дополнительная обработка и детали, необходимые для системы, увеличивают стоимость, а процесс регулировки клапана вдвое сложнее, чем в стандартном двигателе. Эти факторы привели к тому, что десмо почти полностью не пользуется популярностью у производителей.
Единственный производитель, использующий эту технологию в настоящее время, — это Ducati, который начал использовать ее по указанию своего знаменитого конструктора двигателей Фабио Тальони в мотоцикле Гран-при 125 куб. См.Технология была настолько успешной, что привела к череде побед и до сих пор укоренилась в имидже Ducati. Эту технологию использует каждый Ducati, от самых дешевых моделей Scrambler до катаклизмически дорогих заводских мотоциклов MotoGP.
Это нужно сейчас? Не совсем. Это круто? Как сказал знаменитый Роберт Эванс: «Вы держите пари, что это так». Итак, теперь вы знаете, что такое Desmo и как оно работает. Вызывает ли это желание прокатиться на Ducati и попробовать себя в этом деле? Это определенно подходит для нас, так что прошу вас извинить…
Привод десмодромного клапана
Погрузка
Характерные и универсально используемые грибовидные или «тарельчатые» клапаны (используемые в каждом 4-тактном двигателе) открываются во время хода вниз и закрываются во время хода вверх, пока они не соприкоснутся со своими седлами в головке блока цилиндров.
Обычно клапан управляется «кулачковой» системой, которая управляет открытием клапана (ход вниз), в то время как «возврат» клапана, то есть движение закрытия (ход вверх), является результатом действия пружины, в большинстве случаев.
Поплавок клапана — это неблагоприятное состояние, которое возникает, когда тарельчатые клапаны на клапанной передаче двигателя внутреннего сгорания не остаются в контакте с выступом распределительного вала во время фазы закрытия клапана профиля выступа кулачка. Это снижает эффективность и производительность двигателя и потенциально увеличивает выбросы двигателя.
Отскок клапана — это связанное с этим состояние, при котором клапан не остается в седле из-за комбинированных эффектов инерции клапана и резонансных эффектов металлических пружин клапана, которые эффективно уменьшают силу закрытия и позволяют клапану частично открываться.
Десмодромный привод клапана часто оправдывался утверждениями о том, что пружины не могут надежно закрыть клапаны на высокой скорости и что силы, вызванные достаточно прочными пружинами, превышают те, которые могут выдержать кулачки.С тех пор смещение клапана было проанализировано и было обнаружено, что оно вызвано в основном резонансом в пружинах клапана, который генерирует колебательные волны сжатия между витками пружины.
Высокоскоростная фотография показала, что при определенных резонансных скоростях пружины клапана больше не контактируют с одним или обоими концами, оставляя клапан в плавающем состоянии перед тем, как врезаться в кулачок при закрытии.
По этой причине часто использовалось до трех концентрических пружин клапана, запрессованных друг в друга, не для увеличения силы (внутренние пружины не имеют значительной жесткости пружины), а в качестве демпферов для уменьшения колебаний внешней пружины.
Более жесткие пружины клапана могут помочь предотвратить смещение клапана и его дребезг, но только за счет увеличения потерь на трение. Для компенсации влияния более жестких пружин использовались различные методы, такие как двухпружинные и прогрессивно-пружинные клапаны, толкатели с роликовыми наконечниками и пневматические клапаны в Формуле-1.
Менее очевидные побочные эффекты заключаются в том, что пружины клапанов обычно весят столько же, сколько клапаны, которые они приводят в действие, а это означает, что общая масса, которую необходимо перемещать исполнительными механизмами (ремень, подшипники, валы), также должна быть больше, чтобы избежать усталостные отказы.Общий вес механизма и энергия, необходимая для преодоления сил пружины и дополнительных сил трения, означает, что большая часть доступной выходной мощности двигателя используется для приведения в действие клапана.
Если бы в гоночном применении обычный двигатель с клапанной пружиной имел верхний предел оборотов около 10 000 об / мин, та же конструкция двигателя, оснащенная системой клапанов Desmodromic, могла бы развивать 15 000 об / мин и намного большую мощность.
Хотя десмодромная система не самая лучшая в практическом мире механики, она все еще выживает и работает без проблем по сей день.Хотя их обслуживание может быть более дорогостоящим, чем традиционные системы клапанов с пружинным приводом, существует множество прецизионных деталей послепродажного обслуживания, которые могут увеличить интервал технического обслуживания до почти волшебных систем с пружинным приводом в сопоставимых двигателях.
При традиционном срабатывании пружинного клапана по мере увеличения частоты вращения двигателя инерция клапанного механизма преодолевает способность пружины полностью закрывать клапан до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки.Это может привести к нескольким проблемам. Во-первых, и это наиболее опасно, поршень столкнется с клапаном и, таким образом, повредит его безвозвратно. Во-вторых, клапан не вернется полностью на свое место до начала горения. Это позволяет газам и давлению в цилиндрах преждевременно выходить, что приводит к значительному снижению производительности двигателя и может вызвать перегрев клапана, что может вызвать коробление или катастрофический отказ клапана или и то, и другое. В двигателях с клапанной пружиной традиционное средство от смещения клапана было объяснено ранее.Десмодромная система избегает этой проблемы, потому что, хотя она должна работать против направленной энергии открытия и закрытия клапана, она не должна преодолевать статическую энергию пружины. Так или иначе, в системе десмодромного клапана есть небольшая пружина. Пружины необходимы только для компенсации провисания системы закрытия.
Итальянский производитель мотоциклов Ducati использует систему десмодромных (беспружинных) клапанов, чтобы решить эту проблему и обеспечить более высокие обороты двигателя.Система состоит из механического подъемного механизма, который использует второй коромысел для закрытия клапана. Производители двигателей Формулы 1 используют пневматическую систему для закрытия клапанов, чтобы обеспечить очень высокие обороты без смещения клапана.
Основным преимуществом десмодромной системы является предотвращение смещения клапана и отсутствие мощных ограничивающих пружин, используемых для закрытия клапанов, лучшая защита двигателя при повышенных оборотах и лучшая производительность и / или общая эффективность.
Недостатком системы десмодромных клапанов является ее сложность и стоимость. И хотя общая эффективность, возможная в конструкции Desmodromic, не может быть достигнута в текущих приложениях, ее главное преимущество — большая выходная мощность — может быть достигнута с меньшими затратами за счет использования четырех или более клапанов на цилиндр.
Десмодромный, 2 клапана на цилиндр | Desmodromic, 4 клапана на цилиндр |
Слово «десмодромный» происходит от двух греческих корней: десмос (контролируемый, связанный, плененный) и дромос (курс, трасса, имеющая форму ипподрома).Это относится к эксклюзивной системе управления клапанами, используемой в двигателях Ducati: оба движения клапана (открытие и закрытие) «управляются».
Обычно мы говорим, что действие на клапан является «положительным» в обоих случаях, другими словами, оба хода являются «управляемыми».
В механических терминах слово «десмодромный» используется для обозначения механизмов, которые имеют разные органы управления для их приведения в действие в разных направлениях.
Хотя конструкция может быть шумной, она обычно перекрывается дорожным шумом от шин и других компонентов двигателя, таких как шум впуска и выпуска.Хотя выше было сказано, что шум является «неприятно громким в двигателях с четырьмя и более цилиндрами», если это правда, то это ограничивается (с точки зрения Ducati) байками MotoGP и MotoGP Race Replica, которые являются единственными десмодромными двигателями, производимыми в настоящее время, с четырьмя цилиндрами. ; они предназначены для использования в гонках. (Следует отметить, что уровень шума выхлопных газов может превышать 110 дБ при полной гонке.)
Ducati постоянно использует свою десмодромную систему с 1956 года. Это единственный производитель в мире, который применил ее ко всему, от стандартных серийных мотоциклов до мотоциклов Superbike и MotoGP
.
Система клапана Desmodromic была спроектирована и разработана Dr.Фабио Тальони.
Тальони был отцом современной системы срабатывания десмодромных клапанов и большую часть своей карьеры проработал в Ducati.
Тальони родился в 1920 году в Луго-ди-Романья. В 1948 году он получил диплом инженера. Он работал в Mondial в начале 50-х годов, и когда у него возникла ссора с руководством, вскоре поступили предложения от Ford и Ducati. Конечно, предложение Форда было более выгодным, но Ducati предлагали то, чего Форд никогда не мог предложить. Автономность и возможность сформировать гоночную команду.Тальони перешел на работу в Ducati в качестве главного дизайнера и технического директора в 1954 году и проработал там до 1989 года, что стало первым из серии решений, в которых не учитывались деньги в пользу того, что он хотел делать.
Он начал в 1950-х годах с разработки синглов Ducati, а в 1963 году разработал прототип V4 Ducati Apollo. Это привело к появлению Ducati 750 Imola Desmo 1972 года и мотоциклов Ducati V-twin 1970-х и 1980-х годов.
Его десмодромный V-образный твин до сих пор используется во всех современных двигателях мотоциклов Ducati.Среди множества побед в гонках его раннего близнеца-десмо, легендарное возвращение Майка Хейлвуда на остров Мэн в 1978 году, пожалуй, самое запоминающееся.
Фабио Тальони скончался в Болонье в конце июля 2001 года в возрасте 80 лет.
Вернуться к началу страницы
Десмодромные клапаны Ducati — все, что вам нужно / что вы хотите знать
Ducati Multistrada V4 2021 года не имеет десмодромных клапанов. Я всегда думал о «desmo» клапанах как о чистом Ducati — они использовались в течение десятилетий .
Но поскольку даже Ducati, кажется, отказывается от них в ограниченных обстоятельствах, пора бы мне дать объяснение. Потому что люди спрашивают … подождите … что такое десмодромные клапаны?
Вот и мой FAQ по десмодромным клапанам Ducati. Поскольку я объясняю это себе, и поскольку мне пять лет, я объясню это как можно проще. Другими словами, это «Десмодромные клапаны: объясните, как будто мне пять» или ELI5.
Я отвечу на эти вопросы о демо-клапанах:
Хорошо, я отвечу.Поэтому я и создал этот сайт — как отдушину. Я люблю учиться и делиться тем, что другим может быть полезно. Если вам нравится то, что вы здесь читаете, и вы такая же одержимая фракция, как и я, возможно, вы захотите узнать, когда я опубликую больше. (Проверьте последнюю версию, чтобы понять, что вы увидите.)
Что означает «десмодромный»?
Десмодромная клапанная система Ducati — это чистая магия ! Это вуду из металла и шестеренок!
На самом деле, «десмодромный» (или «десмо» для краткости в разговорной речи среди типов мотоциклов) не является магией.Без паники. Десмо-клапанная система Ducati примерно такая же сложная, как и любая система приведения в действие клапана в двигателе внутреннего сгорания, что означает «очень сложная». Но все же, понятно!
Начнем со слова desmodromic , которое является неологизмом с греческими корнями.
- По-гречески desmo- — это приставка, означающая «волокнистое соединение» или «связка»; он используется в словах, относящихся к облигации или цепочке. Это не обычная приставка, кроме медицины.
- В греческом языке суффикс -drome относится к dromos , относящимся к бегу или гонкам. Вы могли бы знать, например, об аэродроме — в наши дни это просто аэродром. Более старый пример — ипподром — слово, которое вы могли знать, если бывали когда-нибудь в Риме, что означает ипподром. (Да, «бегемот», по-видимому, означает «лошадь». Близко…)
Таким образом, desmo и dromic похожи на «связанный бег» или «связанные скачки».Это классное слово этимологически … но оно не объясняет, как оно действует. Теоретически любую систему с подвижным клапаном можно охарактеризовать как «десмодромную».
Хотя Ducati почти синоним десмодромных клапанных механизмов, они их не изобрели (или были не единственными, кто это сделал).
Daimler-Benz впервые запатентовал десмодромную клапанную систему для автомобиля с V-образным твином еще в 1889 году. Ряд других производителей запатентовали десмодромные конструкции, пока Тальони не реализовал конструкцию в 1955 году в Ducati 125.
В любом случае, важно то, что десмодромия — это слово, используемое для описания работы клапанных механизмов. Следующий вопрос — как работают десмодромные клапанные механизмы.
Как работают десмодромные клапаны (и как работают традиционные клапанные механизмы)
Клапаны в двигателях предназначены либо для подачи топлива, либо для выхода выхлопных газов. Поршень поднимается и опускается, а клапаны открываются и закрываются в тщательно поставленном танце.
Как кулачок приводит в действие клапаны. Схема с мотоциклетного крейсера.com. Это клапан с возвратной пружиной.Но как двигатели узнают, когда впускать топливо или выпускать газ? Что ж, поскольку все это синхронизировано относительно коленчатого вала, существует система, позволяющая вовремя открывать и закрывать клапаны.
Почти все двигатели открывают клапана с помощью кулачков. Кулачок (сокращенно от распредвала) представляет собой стержень с выступами необычной формы на нем. Лепестки вращаются и открывают клапаны.
Распределительные валы — из Wikimedia CommonsВ большинстве двигателей с верхним распределительным валом выступ (смещенный по центру выступ) кулачка толкает клапан.Иногда он действует посредством коромысла или регулировочного ковша, но все же кулачок воздействует на него напрямую.
Где большинство двигателей отличаются от двигателей с десмодромными клапанами, это , как клапаны закрываются .
В большинстве двигателей клапаны закрываются с помощью пружин. Между клапаном и головкой находится пружина, которая закрывает клапан.
Металлические клапанные пружины в двигателе мотоциклаДесмодромные двигатели закрывают клапаны с помощью другого кулачка. Они используют два кулачка и два привода , избегая использования возвратной пружины. Таким образом, один кулачок открывает клапан, а другой клапан закрывает его.
Это предотвращает проблему отказа пружины и позволяет двигателю открывать и закрывать клапаны более эффективно, позволяя двигателям вращаться выше (в прошлом; современные мотоциклы с пружинным приводом очень быстро вращаются).
Зачем нужны десмодромные клапаны? Они лучше?
Ducati начали использовать десмодромные клапаны в 1950-х годах, потому что это позволяло им повышать обороты двигателей.
Схема системы десмодромных клапанов Ducati 1950-х годов. «Si, signore, una camma di apertura con un po’ di insalata e un bicchiere d’acqua per piacere ». Спасибо, семестр в Италии, 2006 г.Когда вы увеличиваете обороты двигателя, вы поворачиваете коленчатый вал (и, следовательно, распредвалы) все быстрее и быстрее. Вы просите клапаны открываться, а затем закрываться все быстрее и быстрее.
Если вы полагаетесь на конфигурацию кулачка и пружины, вы также просите пружину возвращать клапан достаточно быстро, чтобы цилиндр был готов к неправильному вращению.
В 50-е годы металлургия просто не могла разработать пружины, которые могли бы работать так быстро (и надежно). Таким образом, на высоких оборотах двигатели переходили в состояние, называемое «плавающим клапаном», когда клапан никогда не возвращался в исходное положение. Это естественный предел скорости вращения двигателя. И это было не так уж и высоко!
Вот почему старые двигатели предпочитали большой крутящий момент для выработки мощности (на низком уровне), а не на высоких оборотах. Так было до появления десмодромного срабатывания, затем более совершенных пружин и совсем недавно пневматических возвратных систем (как в автомобилях Формулы 1).
Итак, в двух словах: клапаны Desmo изначально были разработаны, чтобы повышать обороты двигателя. Но пружины сейчас достаточно хороши.
Десмо-клапаны сложно (или дорого) обслуживать?
Обслуживание дизельных двигателей — это то, что пугает многих других людей. Правда в том, что обслуживание клапана на Ducatis не дороже, но может потребоваться чаще.
Слово «десмодромный» отпугивает многих людей от самостоятельного обслуживания клапанов. Это также позволяет механикам Ducati заряжать больше, если они хотят.В этом нет необходимости, и они не должны.
На самом деле нет ничего сложного в обслуживании десмодромного двигателя. Поскольку он примерно такой же сложный, как обычный двигатель с распределительным валом, нет ничего особенного.
Есть два основных различия между десмодромными двигателями и более распространенными двигателями с кулачковыми и пружинными приводами: двигатели
- Desmo имеют в два раза больше зазоров клапанов, которые необходимо измерить (и в два раза больше регулировочных прокладок, которые могут быть заменены), и двигатели
- Desmo существуют на Дукатис, что придает им свои особенности.
По второму пункту — есть еще несколько аспектов.
Во-первых, вам, возможно, придется обслуживать клапаны Ducati чаще, чем мотоциклы других производителей. Старый Monster с двухклапанным двигателем нужно обслуживать каждые 6000 миль (или, по-моему, 10000 км). Новый четырехклапанный двигатель требует обслуживания только каждые 18 600 миль (30 000 км), но это более сложная работа, потому что клапанов больше, а если у вас особенный двигатель и у вас V4, то больше цилиндров.
Но даже новый Ducati Scrambler (или новый 797) имеет двухклапанный двигатель, который требует обслуживания каждые 12 000 км (или 7500 миль, я полагаю).Так что дни частого обслуживания еще не закончились!
Во-вторых, особенность Ducatis (а также KTM и Aprilias) заключается в том, что когда вы выполняете обслуживание клапана … почти всегда клапан, не соответствующий спецификации.
Если вы спросите механиков Yamaha или Kawasaki об обслуживании клапанов, они будут смеяться над вами. Я встречал людей, которые старательно открывали свои двигатели на 30 000, 60 000 и 90 000 км / с и не находили ничего нестандартного. После этого они не беспокоятся.
Один механик Kawasaki сказал мне, что он даже не проверяет клапаны, если не слышит шум (или его работу, вызывающую у него подозрения).Они просто никогда не выходят из строя. (Я не думаю, что вся механика такая. Это просто ориентировочно.)
Если бы так было с Ducatis. С точностью до наоборот. Настолько, что было бы хорошо купить целый набор регулировочных шайб перед тем, как приступить к работе.
Тем не менее, вы можете провести осмотр клапана Ducati и провести обслуживание самостоятельно. Я знаю, потому что сделал это, и я не гений механики! Я скоро выложу по нему полное руководство. В сети есть несколько, но я считаю, что все они по-разному сбивают с толку.
Что такое ремни и десмодромные клапаны?
Еще одна особенность почти каждого мотоцикла Ducati — кроме 1199 и 899 (я хочу 899!) — это то, что они используют ремни клапанов для привода клапанов, а не шестерни или цепи.
У каждой системы есть свои преимущества и недостатки. Шестерни отличные, но они могут изнашиваться (иногда можно услышать о некоторых более ранних мотоциклах, у которых были «шоколадные кулачковые шестерни»). Цепи нуждаются в натяжении (у моего S1000R была цепь с шумом, которую лучше всего решить с помощью ручного натяжителя), а ремни нуждаются в натяжении… и замене.
Факты о том, что Ducatis используют а) десмодромные клапанные механизмы и б) ремни для привода распределительных валов, связаны, но не обязательно. Ducati 1199 Panigale, например, имел кулачки с цепным приводом и все еще имел десмодромные клапаны. Так же поступил и его младший брат 899 Panigale. Они сохранили это в 1299 Panigale, а затем в Ducati Panigale V4.
Между тем, многие другие мотоциклы в линейке Ducati по-прежнему используют ремни.
Основным недостатком использования ремней является то, что их необходимо заменять каждые определенное количество километров или лет (5 лет).Раньше их приходилось менять каждые два года. Я считаю, что это произошло из-за различных составов, используемых в резине. Несмотря на то, что рекомендации по-прежнему заключаются в замене ремней на старых Ducati Monster каждые 2 года, поскольку ремни такие же, как и на многих других современных мотоциклах, их можно менять каждые 5 лет. Это то, что механики делают со своими велосипедами (но не с велосипедами клиентов … не стоит рисковать!)
Итак, в итоге — да, вам нужно заменить ремни, и обычно, когда вы делаете клапаны, пришло время ремни тоже заменить.Но в этом нет необходимости, и это просто еще одна случайная радость владения Ducati.
Почему в Multistrada V4 не используются десмоклапаны?
Multistrada V4 — первый мотоцикл Ducati за десятилетия, в котором не использовали десмодромные клапаны. И, кроме того, они используют кулачки с зубчатым приводом … также впервые для Ducati за многие десятилетия !!
Но по поводу десмодромных клапанов — почему бы не использовать их в Multi V4?
Что ж, одна цифра выскочила у меня, когда я читал о Ducati — у него колоссальный межремонтный интервал 60 000 километров (37 500 миль).Я чуть не выругался, когда прочитал это! Это так долго! До этого меня всегда впечатляли большие интервалы обслуживания современных японских мотоциклов, обычно в диапазоне 40-50 000 км. Этот берет торт.
Valvetrain в двигателе Ducati Multistrada V4 GranturismoDucati не дала конкретного ответа о том, почему они перешли на пружины на Multistrada V4, кроме не нужны преимущества высокооборотистого десмодромного клапана.
Но большие интервалы технического обслуживания говорят сами за себя! (И если этого недостаточно, Multistrada V4 также имеет адаптивный круиз-контроль с радарным наведением…)
Почему все так, как есть: Десмодромные клапаны
Ducatisti во всем мире знают, что у красных мотоциклов есть клапаны desmo.Не все из них могут точно сказать, что это означает.
Греческие слова desmos (связь) и dromos (дорожка), от которых произошел термин, объясняют концепцию в определенной степени: пути коромысел и клапана связаны. Это начнет иметь некоторый смысл после того, как вы узнаете, как работает система.
Практически в каждой системе тарельчатых клапанов клапаны открываются посредством механического срабатывания. Для двигателей с боковым клапаном и многих двигателей с верхним распределительным валом это означает, что выступ кулачка открывает клапан.(Да, иногда он действует на коромысло или регулировочный ковш, но выступ, который является лепестком, выполняет функции открытия.) Для тех, у кого есть толкательные двигатели, происходит то же самое, но лепесток работает через некоторые связи (обычно подъемник, толкатель и коромысло).
Закрывающий кулачок и второй комплект коромысел видны на этой схеме и должны дать вам довольно хорошее представление о том, чем система десмо отличается от обычной установки. Изображение Ducati.
То же самое и в системе десмо.Десмодромный клапан отличается, однако, закрытием. Обычный тарельчатый клапан опирается на пружину клапана, зажатую между головкой и воротником с держателями, чтобы закрыть клапан. Десмодромные системы удаляют пружину клапана и обычно снабжают другой коромысло. Те, кто имеет дело со стандартными тарельчатыми клапанами в установках OHV или OHC, склонны думать о коромыслах как о устройствах для открытия клапана, но нет причин, по которым их нельзя использовать и для закрытия клапана.
Вопреки мнению, Ducati не изобрела клапанный механизм desmo.Однако в 1956 году Фабио Тальони, инженер Duc, разработал десмодромный клапанный механизм для сингла 125. В то время послевоенная Италия в целом была еще в шатком состоянии. Ducati Meccanica, подразделение мотоциклов, ставило под сомнение само его существование. Фактически, в первой половине десятилетия, чтобы заманить Тальони в компанию, генеральный директор Ducati Джузеппе Монтано мрачно выложил свои карты на стол.
«Я знаю ваш талант, и вы мне нужны», — сказал он. «Если вы построите сотню мотоциклов, чтобы выиграть Тур Италии, Ducati останется открытым, потому что у меня есть только месячная зарплата для моих рабочих.Если нет, мы отключаемся, и все идут домой ».
350 Mark 3 был первым серийным автомобилем Ducati, оснащенным клапанами с десмодромным приводом. Реклама Ducati.
Через полгода Тальони выпустил байк — первый Duc desmo. (Он не получал зарплату за эти шесть месяцев. Поговорим о вере в себя, а?) На гоночной трассе он надрал задницу, и к 1967 году гоночную систему Desmo от Ducati можно было использовать в обычных мотоциклах.
Итак, большой вопрос: почему? Что делает десма-клапан такого, чего не могут «стандартные» тарельчатые клапаны с пружинным приводом?
Сегодня ответ — «не слишком много», но в прежние времена этого не было.Тальони искал способ вывести из строя двигатель, не ломая ничего, если вы простите мою грубую терминологию. Металлургия двигателя старого вида засасывала. Таким образом, пружины клапана часто ломались. Это было в некоторой степени приемлемо, поскольку инженеры и заказчики ценили простоту и большие интервалы обслуживания предлагаемых пружин клапана. Короче говоря, гонщики привыкли к отказу пружины клапана. (Подумайте, сколько поломок клапанной пружины вы видели или даже слышали в современную эпоху.Мы прошли долгий путь.)
Racing Мотоциклы , однако, — это (и всегда будет) другая история. Простота и интервалы обслуживания не имеют значения. На повестке дня стояла максимальная производительность — гонщики ехали усердно и били двигатели буквально за дюйм своей жизни, как сегодня. Они разгоняли его до луны, и им было все равно, придется ли экипажу восстанавливать двигатель после каждой гонки — лишь бы он работал действительно хорошо в течение очень короткого времени.
Другой проблемой, связанной с пружинами клапана, была тенденция клапанов внутри них «плавать».«Поплавок» — это состояние, которое возникает при высоких оборотах, когда пружина не может закрыть клапан достаточно быстро, чтобы поддерживать постоянное давление на клапан на протяжении всей фазы закрытия. Это может снизить мощность двигателя, а также создать сценарий, при котором фазы газораспределения изменяются настолько, что фактически вызывает катастрофический контакт между клапаном и поршнем. (Использование клапанов для вентиляции поршней никогда не является выигрышной стратегией в гонке!) Более прочные клапанные пружины — один из способов решения этой проблемы, но у них есть свой набор проблем.Двигатель должен посвятить больше работы открытию клапанов, а повышенное давление пружины вызывает дополнительный износ компонентов клапанного механизма.
Фабио Тальони был инженером-гигантом, способным сочетать мастерское владение механическими знаниями с изящным и красивым исполнением. Фото Ducati Corse.
Возможно, собственное объяснение системы Тальони является наиболее лаконичным. «Конкретная цель десмодромной системы — заставить клапаны как можно точнее соответствовать временной диаграмме.«Теперь это греческое название системы имеет смысл, не так ли? Вместо того, чтобы слепо надеяться, что пружина защелкнется и закроет клапан, а он не всплывет, клапаны desmo «связывают» коромысла со всей «дорожкой» пути клапана, а не только с половиной открытия.
А в наши дни? Что ж, большинство проблем, связанных с обычными пружинами клапана, были решены за счет улучшенной металлургии и конструкции. Поломки были устранены в основном путем вакуумной индукционной плавки — процесса рафинирования металла, который помог удалить примеси, ослаблявшие ранние пружины клапана.
Более тщательное изучение активности пружины клапана с помощью высокоскоростной фотографии показало, что поплавок часто был вызван резонансом. (Реверберация, если хотите.) Сегодня это преодолевается за счет использования пружин разного диаметра, а также за счет использования нескольких пружин. Современный спортбайк объемом 600 куб. См может комфортно снижать обороты при 16000 об / мин, что немного выше, чем у среднего Ducati, что делает большинство прежних проблем, связанных с клапанными пружинами, довольно спорными.
Более циничный писатель, склонный к теориям заговора, мог бы упомянуть что-нибудь о дорогом эспрессо и стоимости обслуживания клапанов.Я не тот автор. Обслуживание клапанов Duc не намного сложнее, чем у клапанов других производителей, и у них есть интервалы регулировки до такой степени, что я считаю их довольно разумными по сравнению с обычными тарельчатыми клапанами.
На этом этапе должно быть ясно, почему клапаны Desmo все еще в игре: потому что они нравятся людям Ducati. Ducati использует систему desmo просто потому, что они гордятся своим наследием, и им следует гордиться. Дукатис имел скромное происхождение, и компания не забыла о своих корнях.Они закрывают свои клапаны причудливым методом, которым пользуются уже долгое время. Без Ducati десмодромные клапаны были бы исторической сноской, а не активными номерами деталей, доступными для заказа. Десмо-клапаны работают нормально. Это другой, но эффективный способ закрыть клапан, и они являются такой же частью Ducati, как и «поперечные» двигатели для Moto Guzzi. (Следует отметить, что Тальони также был движущей силой чрезвычайно успешного L-twin. Обратите внимание, что Ducati все еще использует его!) Десмо-клапаны — технический анахронизм, но все же полезны, поэтому их не выпускали на пастбище. вроде как ваш любимый автор WTATWTA.
Будущее десмодромных клапанов — это ТГВ, но я думаю, что это еще не все. Фото Ducati Corse.
А в будущем? Я думаю, что возможно что-то изменится, и у десмоклапанов снова появится преимущество в производительности. Если вы прочитаете мою статью о фазах газораспределения, вы вспомните, что многие производители в настоящее время выманивают энергию из своих силовых установок, изменяя фазы газораспределения. Это хорошо и хорошо, но это только меняет время впуска и выпуска относительно друг друга.Гораздо труднее добиться изменения продолжительности клапана, используя клапаны с обычным закрытием. Однако, поскольку десмоклапаны могут разделять механические события открытия и закрытия клапанов на разных распределительных валах, адаптация существующей возможности фазирования чего-то вроде системы DVT позволит довольно легко изменять продолжительность. Естественно, существует множество ограничений по упаковке и удобству использования, но удаление пружин клапана из уравнения может сделать возможным изменение продолжительности кулачка по запросу.
На данный момент, однако, демпферные клапаны — это инженерное решение прошлого, которое является частью идентичности Ducati в настоящем. Вот почему все так, как есть.
Двигатель— Почему Ducati решила использовать десмодромный клапанный механизм, а не более традиционный клапанный механизм?
Ducati использует системы десмодромных клапанов, потому что это предусматривает;
Более верное соблюдение обоих;
(1A) Не только синхронизация высокоскоростного клапана.
(1B) Но также высокие показатели ускорения Valvetrain; независимо от того, из какого веса / материала изготовлен клапан.
Последний (1B) — который может обеспечить преимущество по сравнению с подходом к проектированию пневматического клапана — обеспечивает более оптимальную и прямоугольную функцию клапана; функция, которую большинство типичных клапанных пружин клапанных механизмов (даже на умеренных скоростях) просто не может выполнить.
- Альтернатива подходам к проектированию пневматических клапанов, используемым другими производителями в MotoGP; это — при правильной реализации — может также обеспечить как снижение веса, так и преимущества геометрии порта головки блока цилиндров.
Сноска
Система десмодромных клапанов Ducati(вопреки распространенному мнению) была изобретена не ими, в ней действительно используются пружины (см. Ссылки ниже), и (некоторые из) существенные соображения и / или недостатки подхода десмодромных клапанов заключаются в следующем:
- Сложная конструкция, включающая в себя конструкцию фазо-сопряженного распределительного вала и механическую обработку, которая работает немного лучше, чем большинство современных альтернативных высокоэффективных клапанных пружин.
Обратите внимание, как:
:
a) Большинство сопоставимых японских (и некоторых европейских) мотоциклов, использующих традиционные альтернативы клапанной пружине, не только надежно превышают обороты десмодромной клапанной системы Ducati, но также делают это без потери мощности по сравнению с Ducati.
b) Несколько других японских и европейских мотоциклов, использующих как (i) ту же конфигурацию и мощность с двумя двигателями под углом 90 градусов «L» и / или «V», что и у Ducati, и (ii) традиционные альтернативы клапанной пружине; не только производит такую же и / или большую мощность, чем Ducati, но и делает это достаточно надежно.
c) Десмодромная клапанная система Ducati, используемая в их более ранних моделях 900 SS (которые имели почти идентичный дизайн двигателя 860 куб. См с их моделями 860/900 GTS), не дала реального значимого преимущества в мощности / крутящем моменте по сравнению с их моделями 860/900 GTS — при по крайней мере, такой, который нельзя было бы легко получить, выполнив те же самые (не десмодромные клапанные системы) «дельта-модификации» их линейки 860/900 GTS.
Десмодромная система клапанов Ducati Конструкция распределительного вала (синхронизирующего и сопряженного) значительно более сложна и, следовательно, подвержена изменению поведения двигателя при износе; больше, чем, скажем, другие традиционные альтернативы / конструкции клапанной пружины, демонстрирующие такую же деградацию.
Техническое обслуживание и интервалы техобслуживания. Взгляните на интервалы обслуживания омолгированной продуктовой линейки Ducati (реальные и намного более короткие) для большинства японских (и некоторых европейских) мотоциклов с использованием традиционных альтернатив / конструкции клапанной пружины; а также обратите внимание на то, насколько больше частота вращения коленчатого вала (трение / износ?) у японских аналогов, которые обычно имеют большие интервалы обслуживания.
Mercedes Benz, который (между ними, Maserati, Ducati и Austin часто упоминается как изобретатель десмодромной системы) имеют значительный успех в гонках / инженерном деле и историю, и они были одними из — если не первыми — использовали десмодромные система в F1.Mercedes Benz не отказался от идеи срабатывания десмодромного клапана, потому что он работал лучше, делая дополнительные сложности оправданными.
Десмодромная система приведения в действие клапана, на которую Ducati имеет несколько патентов, значительно отличается от первых десмодромных систем приведения в действие клапана, которые были изобретены и упомянуты выше.
Все в настоящее время работающие десмодромные системы срабатывания клапана, которые предлагают временную диаграмму и другие преимущества по сравнению с традиционными гоночными и / или высокоэффективными пружинами клапана. сделать их преимущества реальными перед другими вариантами; и даже в этом случае экономическая эффективность и эксплуатационные преимущества работающих в настоящее время систем срабатывания десмодромных клапанов все еще остаются спорными — отсюда их непопулярность в гоночном сообществе.
Поворотные клапаны — при правильной реализации — представляют собой гораздо лучшую идею, чем работающие в настоящее время десмодромные клапаны срабатывания, а также другие популярные системы клапанного механизма; которые потеряли популярность и финансирование из-за F1 и других решений. Теоретически этот подход (поворотный клапан) устраняет многие ограничения тарельчатого клапана, а также предлагает множество других преимуществ.
Еще требуется, чтобы пружины были установлены правильно и надежно; победа над одним из наиболее часто рассматриваемых преимуществ.
Вся идея любой десмодромной системы состоит в том, чтобы заставить клапаны максимально точно соответствовать временной диаграмме клапана / распределительного вала. Таким образом, способ, которым Ducati реализует свое десмодромное срабатывание клапана в MotoGP, означает, что (в отличие от пневматических и традиционных клапанных систем Valvetrain) нет никаких шансов, что впускной / выпускной клапан — поскольку он выходит за пределы своей теоретически допустимой линии линейного движения — может двигаться любым другим способом, чем это предусмотрено временной диаграммой.
Чтобы прояснить пункт 9; и наоборот, пневматические и традиционные клапанные системы клапанного механизма могут часто (а иногда и фактически спроектированы {в пределах 1/4 мили и / или соревнований по выбегу мощности двигателя}) ускорять свои тарельчатые клапаны со скоростью, которая быстрее и / или не полностью придерживаться распределительного вала и / или общей временной диаграммы клапана.
Наконец, я считаю, что Ducati упорствует со своей десмодромной системой на своих машинах, не относящихся к MotoGP, главным образом из соображений традиций, наследия и маркетинга; поскольку в этих обличьях он дает очень мало реальных преимуществ.
Десмодромный клапан — Spannerhead
Как и в нашей более ранней части серии Technical Curiosities, в которой обсуждалась овердрайв Laycock de Normanville, я не мог или говорить о десмодромных клапанах только из-за удивительности названия.
По сути, то, что мы имеем здесь, — это клапан не только , открытый с использованием положительного механического давления от выступа распределительного вала (как почти во всех обычных поршневых двигателях с возвратно-поступательным движением), но также и клапан , закрытый выступом и толкателем распределительного вала, что устраняет необходимость в пружина клапана.При точном времени открытия клапана открывается один лепесток; другой захлопывает ее.
Устранение пружины клапана исключает возможность смещения клапана. Поплавок клапана возникает в системе клапанного механизма с традиционной пружиной на высоких оборотах, когда пружина клапана не может закрыть клапан достаточно быстро, нарушая синхронизацию и в крайних случаях позволяя клапану контактировать с поршнем, что приводит к их взаимному разрушению. Таким образом, двигатели с десмодромным приводом могут вращаться выше без угрозы внутреннего повреждения, а расположение нескольких распределительных валов позволяет использовать несколько более сложные профили открытия и закрытия клапанов.
К недостаткам десмодромного клапанного механизма относятся повышенная сложность, вдвое больший механический шум (щелчки и постукивания и т. Д.) По сравнению с традиционной установкой и необходимость в дополнительном техническом обслуживании при регулировке клапана. Кроме того, если не уделять внимания техническому обслуживанию и допускать, что зазор между выступом закрывающего кулачка и толкателем станет слишком большим, клапаны могут не удерживаться полностью закрытыми, что приведет к целому ряду проблем при работе.
Несмотря на свои преимущества, конфигурация была принята только несколькими производителями, в первую очередь итальянской мотоциклетной фирмой Ducati, которая до сих пор использует десмодромные клапаны в своих мотоциклах.Что касается автомобилестроения, только Mercedes еще в 1950-х годах разработал несколько гоночных двигателей (установленных на их гоночные автомобили W196 и 300 SLR) с уникальным распределительным механизмом. В конце концов, как и в случае с золотниковым клапаном, более сложное машиностроение и металлургия почти устранили недостатки традиционной схемы двигателя, и альтернативное решение оказалось в безвестности (за отмеченным исключением).
Изображение предоставлено: oocities.org
Примечание редактора: Этот пост является частью продолжающейся серии статей, посвященных малоизвестным автомобильным инженерным решениям.Прочтите другие части здесь:
Десмодромный клапан — CycleChaos
- В общих механических терминах слово десмодромный используется для обозначения механизмов, которые имеют разные элементы управления для их срабатывания в разных направлениях.
Десмодромный клапан — это поршневой клапан двигателя, который принудительно закрывается системой кулачка и рычага, а не более традиционной пружиной.Термин десмодромный происходит от двух греческих корней: desmos (контролируемый, связанный) и dromos (конечно, след).
Речь идет о клапанах в типичном четырехтактном двигателе, которые пропускают воздушно-топливную смесь в цилиндр в начале цикла и позволяют выпускать выхлопные газы в конце цикла. В обычном четырехтактном двигателе пружина используется для приложения давления к клапану и возврата его в седло клапана или закрытое положение. Клапан прямо или косвенно открывается распредвалом.
Обычная система клапанной пружины подходит для традиционных двигателей массового производства, которые не имеют высоких оборотов и имеют конструкцию, не требующую значительного обслуживания. [1] В период первоначальной разработки десмобитных пружин клапанные пружины были основным ограничением для работы двигателя, поскольку они ломались из-за усталости металла. Технологии вакуумной плавки, разработанные в 1950-х годах, помогли удалить примеси из стали, используемой для изготовления пружин клапана, хотя после продолжительной работы при скорости выше 8000 об / мин пружины часто все равно выходили из строя.Десмодромная система была разработана для решения этой проблемы. [2] Кроме того, по мере увеличения максимального числа оборотов в минуту требуется более высокое давление пружины для возврата клапана, что приводит к увеличению сопротивления кулачка и более высокому износу деталей на всех скоростях — проблемы, решаемые десмодромным механизмом.
Дизайн и история [править]
О полностью контролируемом движении клапана думали на заре разработки двигателей, но разработка системы, которая работала бы надежно и не была слишком сложной, заняла много времени.Десмодромные клапанные системы впервые упоминаются в патентах Густава Миса в 1896 году, а в 1907 году Ariès описывается как имеющий двигатель V4 с «десмодромным» срабатыванием клапана, но подробностей немного. В Grand Prix Delage 1914 года использовалась система десмодромных клапанов (в отличие от современной системы Ducati). [3]
Azzariti, недолговечный итальянский производитель с 1933 по 1934 год, производил двухцилиндровые двигатели объемом 173 куб. См и 348 куб. См, некоторые из которых имели десмодромный клапанный механизм, причем клапан закрывался отдельным распределительным валом. [4]
В 1956 году инженер Ducati Фабио Тальони разработал систему десмодромных клапанов для Ducati 125 Grand Prix, создав Ducati 125 Desmo.
Его цитировали, чтобы сказать…
Конкретная цель десмодромной системы — заставить клапаны максимально согласованно соответствовать временной диаграмме. Таким образом, любые потери энергии незначительны, рабочие характеристики более однородны, а надежность выше.
Инженеры, пришедшие после него, продолжили эту разработку, и Ducati владеет рядом патентов, касающихся десмодромии.Десмодромное срабатывание клапана применяется на мотоциклах Ducati высшего класса с 1968 года, с появлением «широкоформатных» одноцилиндровых двигателей Mark 3.
В 1959 году братья Мазерати представили один из своих последних проектов: десмодромный четырехцилиндровый двигатель объемом 2000 куб. См для своего последнего O.S.C.A. Барчетта.
Преимущества [править]
В современных двигателях отказ пружины клапана на высоких оборотах в основном устранен. Основное преимущество десмодромной системы — предотвращение смещения клапана.При традиционном срабатывании подпружиненного клапана по мере увеличения частоты вращения двигателя инерция клапана в конечном итоге преодолевает способность пружины полностью закрывать его до того, как поршень достигнет ВМТ (верхней мертвой точки). Это может привести к нескольким проблемам. Во-первых, что наиболее опасно, поршень сталкивается с клапаном, и оба они разрушаются. Во-вторых, клапан не возвращается полностью на свое место до начала горения. Это позволяет газам сгорания преждевременно выходить, что приводит к снижению давления в цилиндре, что приводит к значительному снижению производительности двигателя.Это также может привести к перегреву клапана, что может привести к его деформации и катастрофическому отказу. В двигателях с пружинными клапанами традиционным средством устранения смещения клапана является повышение жесткости пружин. Это увеличивает давление в седле клапана (статическое давление, удерживающее клапан в закрытом состоянии). Это выгодно при более высоких оборотах двигателя из-за уменьшения вышеупомянутого смещения клапана. Недостатком является то, что двигателю приходится работать тяжелее, чтобы открыть клапан. Более высокое давление пружины вызывает большее трение (следовательно, повышение температуры и износ) в клапанном механизме.Десмодромная система позволяет избежать этой проблемы, потому что (хотя она должна работать против инерции открытия и закрытия клапана) она не должна преодолевать статическую энергию пружины.
Недостатки [править]
До того времени, когда динамику привода клапана можно было анализировать с помощью компьютера, десмодромный привод, казалось, предлагал решения проблем, которые усугублялись с увеличением частоты вращения двигателя. Известными примерами успешных десмодромных двигателей были гоночные автомобили Mercedes-Benz W196 и Mercedes-Benz 300 SLR.С тех пор кривые подъемной силы, скорости, ускорения и рывка кулачков моделировались компьютером [5] чтобы показать, что динамика кулачка не такая, как казалось. При правильном анализе регулировка клапана, гидравлические толкатели, толкатели, коромысла и, прежде всего, поплавок клапана ушли в прошлое … без десмодромного привода.
Сегодня в большинстве автомобильных двигателей используются верхние кулачки, приводящие в движение плоский толкатель для достижения кратчайшего, самого легкого и самого неэластичного пути от кулачка до клапана, тем самым избегая упругих элементов, таких как толкатель и коромысло.Компьютеры позволили довольно точно моделировать ускорение систем клапанного механизма.
До того, как стали доступны методы численных вычислений, ускорение можно было достичь только путем двукратного дифференцирования профилей подъема кулачка: один раз для скорости и еще раз для ускорения. Это генерирует столько хэша (шума), что вторая производная (ускорение) была напрасно неточной. Компьютеры позволили интегрировать кривую рывка, третью производную подъемной силы, которая обычно представляет собой серию смежных прямых линий, вершины которых можно отрегулировать для получения любого желаемого профиля подъемной силы.
Интеграция кривой рывка дает плавную кривую ускорения, а третий интеграл дает по существу идеальную кривую подъемной силы (профиль кулачка). С такими кулачками, которые в большинстве своем не похожи на те, которые проектировали ранее «художники», шум клапана (отрыв) исчез, а эластичность клапанного механизма стала предметом пристального внимания.
Сегодняшние кулачки имеют зеркальные (симметричные) профили с одинаковыми положительными и отрицательными ускорениями при открытии и закрытии клапанов. Асимметричный кулачок либо открывает, либо закрывает клапаны медленнее, чем мог бы, скорость ограничивается контактным напряжением Герца между изогнутым кулачком и плоским толкателем из-за ускорения массы клапана, толкателя и пружины.
Напротив, десмодромный привод использует два кулачка на клапан, каждый с отдельным коромыслом (толкателями рычага). Максимальное ускорение клапана, ограниченное напряжением заедания кулачка и толкателя, определяется движущейся массой и площадью контакта кулачка. Жесткость и контактное напряжение лучше всего достигаются с помощью обычных плоских толкателей и пружин, на подъемное и закрывающее напряжение которых не влияет сила пружины, возникающая в основной окружности [6] где нагрузка пружины минимальна, а радиус контакта наибольший.Изогнутые (рычажные) толкатели [7] десмодромных кулачков вызывают более высокое контактное напряжение, чем плоские толкатели для того же профиля подъема, тем самым ограничивая скорость подъема и закрытия.
У обычных кулачков наибольшая нагрузка достигается при полном подъеме, при повороте с нулевой скоростью (проворачивание двигателя) и уменьшается с увеличением скорости, поскольку инерционная сила клапана противодействует давлению пружины, в то время как десмодромный кулачок практически не имеет нагрузки при нулевой скорости ( при отсутствии пружин), его нагрузка является полностью инерционной и, следовательно, увеличивается с увеличением скорости.Однако наибольшее инерционное напряжение приходится на наименьший радиус. Силы ускорения для любого метода увеличиваются пропорционально квадрату скорости, полученной из кинетической энергии. [8]
Десмодромный привод клапана часто оправдывался утверждениями о том, что пружины не могут надежно закрыть клапаны на высокой скорости и что силы, вызванные достаточно прочными пружинами, превышают те, которые могут выдержать кулачки. С тех пор было проанализировано смещение клапана, и было обнаружено, что оно вызвано в основном резонансом в пружинах клапана, который генерирует колебательные волны сжатия между катушками, как в Slinky.Фотосъемка на высоких скоростях показала, что при определенных резонансных скоростях пружины клапана больше не контактируют на одном или обоих концах, оставляя клапан плавающим [9] перед тем, как врезаться в кулачок при закрытии.
По этой причине сегодня до трех концентрических пружин клапана иногда вставляются одна в другую; не для увеличения силы (внутренние не имеют значительной жесткости пружины), а для того, чтобы действовать как демпфер для уменьшения колебаний внешней пружины.
Раннее решение Шаблон: когда качаться пружина была пружина мышеловки или шпильки [10] используется в Norton Manx [11] двигатели.Они избегали резонанса, но их было неудобно размещать внутри головок цилиндров. Сегодня в гоночных двигателях Формулы-1 используются газовые пружины, не имеющие резонирующих частей, а их рабочие части имеют незначительную массу по сравнению с силой их сжатого газа.
Пружины клапана, которые не резонируют, являются прогрессивными, намотанными с переменным шагом или диаметром, называемыми ульевыми пружинами [12] от их формы. Количество активных витков в этих пружинах изменяется во время хода, причем более плотно намотанные витки находятся на статическом конце, становятся неактивными при сжатии пружины или, как в пружине улья, где витки небольшого диаметра наверху более жесткие.Оба механизма уменьшают резонанс, поскольку сила пружины и ее движущаяся масса меняются с ходом. Этот прогресс в конструкции пружины устранил поплавок клапана, начальный толчок для десмодромного привода клапана.
Противоречие [править]
Хотя десмодромная система не идеальна в практическом мире механики, она все еще выживает и работает без проблем. Хотя их обслуживание может быть более дорогостоящим, чем обслуживание традиционных клапанных систем с пружинным приводом, многие послепродажные прецизионные механически обработанные компоненты могут увеличить интервал обслуживания до интервала обслуживания систем с пружинным приводом (в сопоставимых мотоциклах).
В то время как новые высокопроизводительные пневматические системы могут соответствовать более конкретным проектным и инженерным спецификациям (с помощью компьютера), они обычно ограничиваются только гоночными приложениями (Формула 1, Moto GP и т. Д.). В настоящее время не существует метода определения долговечности или увеличенных интервалов обслуживания таких систем в практических повседневных системах, таких как автомобиль.
Хотя конструкция может быть шумной, она обычно перекрывается дорожным шумом от шин и других компонентов двигателя, таких как шум впуска и выпуска.Хотя выше было сказано, что шум «неудобно громкий в двигателях с четырьмя и более цилиндрами», если это правда, то это ограничивается (с точки зрения Ducati) байками MotoGP и MotoGP Race Replica, которые являются единственными десмодромными двигателями текущего производства, которые имеют четыре цилиндры и предназначены для гонок. (Обратите внимание, что уровень шума выхлопа может превышать 110 дБ на полноценных гоночных системах.)
Примеры [править]
Известные примеры включают успешные гоночные автомобили Mercedes-Benz W196 и Mercedes-Benz 300 SLR, а чаще всего — современные мотоциклы Ducati.
Мотоциклы Ducati с десмодромными клапанами выиграли множество гонок и чемпионатов, включая чемпионаты мира по супербайку в 1990–92, 1994–96, 1998–99, 2001, 2003–04, 2006 и 2008 годах. Десмодромным двигателем V4 990 куб.см в мотоцикле GP3 (Desmosedici), который одержал несколько побед, в том числе один-два финиша в финальной гонке MotoGP 990 куб.см в Валенсии, Испания, в 2006 году. В 2007 году они, как правило, по-прежнему считаются самыми мощными двигателями в спорте, и благодаря им Кейси Стоунер участвовал в чемпионате MotoGP 2007 года, а Ducati — в чемпионате конструкторов с байком GP7 (Desmosedici).
См. Также [править]
Источники [править]
- ↑ Ривола, А. и др .: «Моделирование эластодинамического поведения десмодромного клапана», Труды Международной конференции SMA2002 по инженерии шума и вибрации , 16–18 сентября 2002 г. — Лёвен, Бельгия
- ↑ MRS.org Искусство и материаловедение супербайков со скоростью 190 миль в час (PDF). Проверено 2 ноября 2006.
- ↑ [1] Jansen Desmodromology (последнее посещение — 31 октября 2006 г.)
- ↑ Название: Иллюстрированная энциклопедия мотоциклов, Редактор: Эрвин Трагач, Издатель: New Burlington Books, Авторские права: Quarto Publishing, 1979 г., издание: пересмотренное издание 1988 г., стр. 81, ISBN 0- 6-07-7
- ↑ 4stHEAD Insight — Смерть черного искусства
- ↑ Web Cam Inc — Рабочие характеристики и гоночные распределительные валы / Терминология
- ↑ Десмодромная клапанная передача
- ↑ Кинетическая энергия
- ↑ http: // www.