Для чего в клапанном блоке находится вставка, направляющая поток? Мы покажем Вам ее функцию и различные этапы ее изучения…

Репортаж: П.Манчини.

Клапанный блок с 4-мя разными вставками, проводящими поток. Как Вы делаете детали, вроде этой? Для чего она? Как она работает? Оставайтесь с нами и найдите ответы на эти вопросы.

            Просматривая огромное количество двигателей, переделанных новичками, которые тратят часы драгоценного сна,  доводя свои цилиндры, я заметил, что клапанный блок является одним из элементов, который наиболее часто упускается из виду, даже если это и есть тот самый клапан, что регулирует поток газов, прибывающих  из карбюратора в картерный впуск…

НАМЕКИ НАЖИДКОСТНУЮ МЕХАНИКУ

            Давайте посмотрим, на что похоже движение смеси, которая, в нашем случае, состоит из воздуха и бензина, внутри впускного канала. Помним, что круглый впускной канал способен создавать различные виды потока: ламинарный поток, переходной поток и турбулентный поток. Мы будем говорить о ламинарном потоке, когда все частицы смеси имеют то же направление, несмотря на наличие незначительной разницы в скорости: молекулы будут стремиться к наслоению и уменьшению скорости движения, по мере приближения к стенкам канала, из-за трения,создаваемого этими стенками. Первый слой ламинарного потока, называемый пограничным,стремитсяприклеиться к стенкам и образовать уменьшенный вид трения, благодаря реальномудвижению частиц первого слоя. Поэтому, каждый слой, стремится быть быстрее по мере приближения к центру прохождения, благодаря уменьшению трения, создаваемому движением частиц в различных подслоях.

            Поэтому, ламинарный поток является потоком, который обеспечивает большее наполнение, и по этой причине мы должны следить за нимдля оптимизации нашего впускного канала, даже если удалить все вихри очень сложно (если не невозможно), которые могут создаваться из-за уходящего пограничного потока (слой, который вместо этого, должен приклеиваться к стенкам и формировать подушку, по которой течет первый слой в реальном движении). Чтобы дать возможность присоединиться пограничному слою к стенкам канала, последний должен иметь небольшую шероховатость, которая характерна и должна присутствовать во всех холодных каналах двигателя (впуск, временный картерный впуск и перепуск).

            Вместо этого, турбулентный поток является видом потока, где различные молекулы двигаются в том же самом направлении, но с вихревым движением, которое создается внутренним трением, что может уменьшить скорость прохождения смеси через впускной канал. Это создается внезапной вариацией углаканала, неровностями, слишком большой длинной канала и продолжительными изменениями в секции. У впуска, характеризируемого турбулентным потоком, наполняемость будет значительно меньшей, что будет препятствовать необходимому наполнению двигателяправильным количеством свежей смеси, уменьшая производительность.

            Очевидно, нет четкого разграничения между ламинарным потоком и вихревым потоком: переходмежду одним и другим может принести различные виды смешанных потоков…

"Ламинарный поток является потоком, который обеспечивает большую наполняемость и поэтому, это то, за чем мы должны следить для оптимизации нашего впускного канала…"

            ВСТАВКА

            Вставки являются частью клапанного блока, но их часто там нет или они очень плохо изготовлены. После принятияпотоков различного типа, которые могут быть и хорошими, лепесткам нужно точное количество энергии для открытия. Будет очевидным, что в лепестковом блоке Вы должны избегать продолжительного изменения секций и/или ступенек и колебаний в канале для того, чтобы не потерять скорости и давления, когда необходимо преодолеть сопротивление лепестка, оптимизировать время наполнения картера, увеличение объемной выработки и поставки мощности на любой скорости.

Изучение вставки в клапанный блок для двигателя KZ 125. Справа налево, на всех изображениях мы можем посмотреть, как вставка менялась от ее начальной формы, с длинным центральным разделителем, до финальной формы, намного больше открытой и без внутреннего разделителя. Джо Романо стоял во главе достижения идеальной формы после большого количества тестов на стенде для тестирования потоков и испытательном стенде для двигателей.

            Несмотря на это, мы часто оказываемся с не очень эффективными патрубками, которые смотрят на еще больший клапанный блок. Беря отдельно различные двигатели, настроенные не понятными гениями, вместо вставок в клапанные блоки, я видел патрубки, которые сделаны большими, так, чтобы быть закругленными по радиусу по отношению к начальной части клапанного блока, создавая, таким образом, огромное понижение давления и скорости, где это должно быть более оценено! Для большей ясности, представьте себе резиновый шланг, наполняемый водой, у Вас в руках. Если Вы попробуете пошевелить листья на земле с нормальной струей воды, это будет очень сложно.

            Запирая канал пальцем, Вы можете намного проще перемещать листья на Вашем дворе. Увеличивая давления и скорость газового столбцана клапанном блоке, тем же самым путем, Вы можете открыть лепестки и улучшить наполнение картерного впуска и улучшить характеристики двигателя.

            Сказав это, хорошая вставка та, которая сделана таким образом, чтобы сохранять впускную секцию канала неизменной, внутри все того же клапанного блока.

            ПРИСТУПИМ К ДЕЛУ!

            Мы присоединились к Джо Романо в его «пещере» у основания сольфатара (вулкан) в Кумы (древний город на Юге Италии) рядом с известной Сибиллой…

            В данном случае, он в четыре шага показал нам эволюцию направляющей поток вставки для двигателя KZ 125, которая была разработана с помощью испытательного стенда для потоков. Цель, о которой упоминалось раннее, получить максимальное наполнение и максимальное давление газового столбца на верху лепестков, таким образом получить наилучшее наполнение двигателя на любых оборотах и иметь в результате больше мощности. Говоря своими словами: не только количество, но и качество!
            Из 4-х пошаговых тестов, которые мы провели, очевидно, что в центральной части вставки произведены наибольшие изменения. Разделяющее крыло, весьма очевидное в только что изготовленной вставке, сначала было уменьшено наполовину – второй шаг, затем уменьшено до двух маленьких выступов - третий шаг, затем и полностью исчезнуло - четвертый шаг. Что, в соответствии с результатами, полученными сначала на испытательном стенде и после с помощью секундомера, гарантировало максимальную эффективность работы.

Фаза тестирования вставки для клапанного блока на испытательном стенде для потоков. Это приспособление помогает увидеть эффективность жидкостной механики в канале, в данном случае во всем карбюраторе, впускном патрубке, вставке и клапанном блоке. Лазерные лучи использовались Джо Романо для отслеживания поднятия клапана.

"Увеличивая давление и скорость газового столбца перед клапанным блоком, Вы все еще справитесь с легким открытием клапанов…"

Во время стендового тестирования потока, также может быть проверено поднятие клапана

            НЕСКОЛЬКО СОВЕТОВ ОТНОСИТЕЛЬНО ТОГО, КАК ЭТО ДЕЛАЕТСЯ, И НОВЫЕ ТЕСТЫ ПРОВЕДЕНИЯ ПОТОКОВ

            Экспериментальные вставки, проводящие потоки, могут быть сделаны из различных материалов: от пластика до алюминия и эпоксидной смолы. Последняя, наиболее проста и легка в использовании. Она продается в кругляках или блоках у торговцев скобяными изделиями. Она состоит из двух компонентов, основы и катализатора, которые должны быть соединены вместе. Время на выполнение работы различается, в зависимости от типа используемой смолы, и в случае затвердевания, этому может легко препятствовать бензин. Последующая работа по настройке выполняется фрезой и наждачной бумагой.

Наиболее подходящим материал для изготовления прототипа потоко- проводника является двухкомпонентная эпоксидная смола, которую Вы можете найти у любого продавца скобяными изделиями. С момента, когда Вы смешали основу с катализатором, смесь засохнет через несколько минут, и будет готова к финишной обработке с помощью наждачной бумаги.

            Перед установкой полимера в блок, Вы должны хорошо смазать его внутреннюю часть, так, чтобы вставку можно было вытянуть, сразу по ее затвердеванию.

            Этим способом Вы можете пробовать разные решения и найти наиболее подходящее для Вашего двигателя.

            Если Ваш клапанный блок не имеет вставки (сейчас это редкость), уже работавшие лепестки могут быть теперь слишком мягкими из-за возрастания давления и скорости газового столбца. По этой причине может быть необходима замена лепестков, производимых серийно, чтобы они были более упругими, что будет гарантией заметного улучшения  в ускорении без потерь мощности на малых оборотах. Каждая новая вставка будет полностью обнулять все тесты, которые Вам нужно осуществить с новыми лепестками. Лепестки, которые были отложены на блоке без потоко-проводящей вставки, или с неподходящим блоком, могут быть идеальными с правильным компонентом.

Другие 4 изображения вставок, изготовленных для клапанного блока двигателя KZ 125. Посмотрите как от первой, изготовленной из алюминия с очень длинным разделителем, они постепенно перешли к двум промежуточным решениям, чтобы получить полное отсутствие такового в финальном прототипе, изготовленного из эпоксидной смолы.

ЧТОБЫ ЗНАТЬ БОЛЬШЕ: ЛАМИНАРНЫЙ ПОТОК И ТУРБУЛЕНТНЫЙ ПОТОК.

            Чтобы понять, как можно перейти от ламинарного потока к вихревому, Вам необходимо внедрить концепцию «сокращения усилия»: если это поток жидкости, сокращения усилия есть сила, приложенная с определенным углом по отношению к значению движения.

            В турбулентном потоке, тем не менее, сокращение усилий причинено обменом целых величин жидкости, которая движется, создавая вихрь.

            Разница в сокращении усилий между этими двумя типами потоков в количестве молекул, которые перемещаются между разными слоями: несколько в ламинарном потоке и несколько в турбулентном потоке.

            Изменяя некоторые режимы, ламинарный поток может стать турбулентным.

            Осборн Рейнолдс проводил эксперименты, в которых ониспользовал раскрашивание. С этим экспериментом он смог вывести формулу, чтобы установить, когда жидкость ламинарна и когда она становится вихрем:

NR стало числом Рейнолдса. В формуле v– это плотность, n– это коэффициент вязкости и d– диаметр, в канале цилиндра, как наш впускной патрубок.

            Эксперименты показали, что для прямой трубки с круглым сечением, протекание жидкостного потока будет ламинарным для значений NR, меньших, чем 2000, в то время как они будут турбулентными для значений более 3000.

            Во впускном патрубке двухтактного двигателя при особо высокой мощности, значение газового столбца Рэйнольда находится между NR 4500 и NR 5000, следовательно, поток турбулентен.

            То, что Вы пытаетесь получить со вставкой, которая была сделана правильно ( и впускной патрубок, который был сделан правильно, без изгибов или участков с разным сечением…) делает поток более линейным, ложа конец большим и более пагубным вихрям, но без уменьшения скорости жидкости и наполнения канала. Поток остается преимущественно турбулентным из-за его скорости, но вихри не будут настолько интенсивными.

Перевод: Николай Гой