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

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

Что такое лепестковый клапан и как он работает?

» » Сообщение:

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

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

Лепестковый клапан. фото 1
Лепестковый клапан. фото 1

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

Лепестковый клапан. фото 2
Лепестковый клапан. фото 2

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

Что дает применение лепестковых клапанов?

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

Принцип работы двухтактного двигателя без лепесткового клапана

Изображение

Принцип работы двухтактного двигателя с лепестковым клапаном

Изображение

Клапана экономят топливо

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Вложения
Зарегистрируйтесь, чтобы скачать вложения.
установка, лепестковых, клапанов, впускной, тракт, двухтактный, двигатель, мощность, приемистость, принцип, работы, поршень, применение, карбюратор, бензин, повышают, холостой, режим, запуск, максимальная, стабильная, преимущества, недостатки, стекло


Re: Что такое лепестковый клапан и как он работает?

Admin » » Сообщение:

Гость писал(а) › 29 сен 2016, 10:39:как плотно должен прилегать лепесток

Лепестки должны плотно прилегать к седлу, наличие щелей тут исключается.
И тут главное не насколько плотно, а насколько точно по всей поверхности.
Нулевый/чистый должен вакуум.

Он работают на закрытие - поршень создает обратное давление, которое плотнее прижимает лепестки к седлу, но это при условии, что они плотно “притерты” и не содержат зазоров.

На второй гифке хорошо показан этот момент..
Правда, слегка утрированно - открываются они не так сильно.. максимум на несколько миллиметров..




Re: Что такое лепестковый клапан и как он работает?

Гость » » Сообщение:

[quote="Admin";p=6650]На второй гифке хорошо показан этот момент..
Правда, слегка утрированно - открываются они не так сильно.. максимум на несколько миллиметров.[/quote]

Здравстуйте! А количество воздуха не будет из-за этих миллиметров меньше?


Re: Что такое лепестковый клапан и как он работает?

Admin » » Сообщение:

Гость писал(а) › 29 мар 2017, 17:09:А количество воздуха не будет из-за этих миллиметров меньше?

Нет. Так как всасывается не просто воздух, а готовая бензо-воздушная смесь.

Можете сами прикинуть сколько нужно смеси на один такт, из расчета, что:

1. Для полного сгорания 1 кг бензина требуется 14 кг воздуха (14.7:1 - пропорция нормальной смеси),
- 14 кг сухого воздуха соответствует примерно 12200 л., 1 кг бензина примерно 1,3 л.
2. Средние обороты от 3000-9000 - пусть будет 6 000 в минуту.
3. Расход топлива, грубо, 2 л на 100 км.

Мелкодисперсная смесь атмосферного воздуха и жидкого топлива с небольшим включением парообразной фазы называется топливно-воздушной смесью или ТВС
Мелкодисперсная смесь атмосферного воздуха и жидкого топлива с небольшим включением парообразной фазы называется топливно-воздушной смесью или ТВС

Допустим, что 100 км при оборотах 6000 можно проехать за 90 минут.
За это время сгорит 2 литра бензина на 540 000 тактов..

Даже на глаз видно, что количества топлива (топливно-воздушной смеси), необходимого для полноценного такта, нужно очень-очень мало и того зазора, что будет возникать при разряжении, более чем достаточно.




Re: Что такое лепестковый клапан и как он работает?

Иван » » Сообщение:

Добрый день.
Имеем спортивный мотоцикл 2т с установленным лепестковым клапаном, в каталоге у производителя имеются дополнительные спортивные лепестки разной толщины, как повлияет на работу двигателя установка более толстого лепестка или тонкого.
Задача максимально поднять мощность, об экономии топлива речи не идет.


Re: Что такое лепестковый клапан и как он работает?

Admin » » Сообщение:

Иван писал(а) › 23 авг 2017, 10:52:Задача максимально поднять мощность, об экономии топлива речи не идет.

На мощность двигателя, более тослстые или упругие лепестки практически не влияют. Увеличиваются лишь динамические характеристики двигателя и надежность самих лепестков.


Re: Что такое лепестковый клапан и как он работает?

Гость » » Сообщение:

Admin писал(а) › 23 авг 2017, 13:06:Увеличиваются лишь динамические характеристики двигателя и надежность самих лепестков.

спасибо за ответ.
Как будут меняться динамические характеристики в зависимости от толщины лепестков?


Re: Что такое лепестковый клапан и как он работает?

Admin » » Сообщение:

Гость писал(а) › 24 авг 2017, 10:31:Как будут меняться динамические характеристики в зависимости от толщины лепестков?

Мягкие лепестки открываются больше, дают лучшую реакцию на ручку газа и на них более стабильный холостой ход. На высоких оборотах закрытие лепестков клапана происходит с запаздыванием, которое возрастает с увеличением частоты оборотов.
Жесткие делают реакцию двигателя более плавной, и они рассчитаны на более высокие обороты в отличие от мягких, соответственно, максимальный крутящий момент будет на более высоких оборотах.
Так же, многое зависит и от материала лепестков - от должен быть легким и упругим, что бы не подвисал на высоких оборотах.
Говорят, что на спортивном моторе можно достичь увеличения мощности до 10% , используя блоки лепесткового клапана от Polini или Malossi..





Похожие темыКомментарии ПросмотрыПоследнее сообщение
0564Что такое VL Build и Retail Build и...
Сообщение от: Admin
0549Что такое CamRip, DVDRip, WP, TS, T...
Сообщение от: Admin
1513Обратная сторона юкоз
Сообщение от: Admin