Не плавное изменение мощности двигателя внутреннего сгорания

Моим вторым мотоциклом был изношенный AJS на 498 куб.см 1952 года, который раньше гонял по пустыне. Когда я ездил на нем с постоянной скоростью, я чувствовал удары при сжигании топлива, которые меня вечно подталкивали. Английские мотоциклисты любили говорить, что такие двигатели «стреляли на каждом телеграфном столбе».

Хоть я и чувствовал удары, они потеряли большую часть своей силы прежде, чем достигнуть заднего цепного колеса. Торсионный амортизатор с системой «cam-and-saddle», опирающийся на действительно мощную пружину, был расположен на коленчатом валу и сделан как часть первичного привода от двигателя к отдельной коробке передач. Просто глядя на него, у меня мурашки пробежали по коже: а что если я прищемлю им палец?

При каждом запуске двигателя энергия давления от сгорания воздействует на рычаг. Несмотря на то, что пара маховиков замкнутого круга весила более 65 кг, эта энергия, увеличивающаяся примерно за четверть оборота, быстро ускорила вращение рукоятки.

Чтобы предотвратить подпрыгивание всего мотоцикла при каждом включении, этот амортизатор накапливает значительную часть удара от сгорания, сжимая пружину. Когда давление от зажигания быстро упало после достижения 80 градусов выше верхнего центра, пружина вернула эту энергию обратно в трансмиссию. Это сгладило отдачу от двигателя, превращая его короткие, острые импульсы крутящего момента в нечто более длительное, более гладкое и более приемлемое.

На заре автомобильной промышленности прогрессивные строители попытались заменить роликовый цепной привод первоначально используемыми кожаными ремнями. Цепи или теряли валы, или быстро ломались от ударной нагрузки при процессе сгорания топлива в двигателе. Пояса же оставались целыми, потому что они соскальзывали и не передавали эти ударные нагрузки.

Когда между двигателем и трансмиссией поставили что-то вроде торсионного амортизатора, роликовые цепи стали вполне пригодными для мотоцикла. Так и появилось на моем потасканном AJS устройство «cam-and-saddle», отводящие толчки.

Когда Эдвард Тёрнер в 1937 году представил точную британскую копию, Triumph Speed Twin объемом 498 куб. См, проблема плавной подачи двигателя была наполовину решена. С двумя цилиндрами вместо одного, теперь было в два раза больше импульсов мощности, каждый вдвое меньше. Несмотря на это, все еще была небольшая потребность в сглаживании крутящего момента, так что вы и по сей день можете найти пружины или резиновые элементы, встроенные в наружные корзины сцепления мотоциклов, которые заменили грубую, но эффективную систему «cam-and-saddle».

Когда моя маленькая четырехцилиндровая ласточка натыкается на неровности, и обороты двигателя снижаются до, возможно, 1300, я уже чувствую эту «резкость» за мгновение до того, как коробка передач переключится вниз. Инженеры Дженерал Моторс называют это ощущение резкости «чагл».

Даже с большим количеством цилиндров все еще необходимо сглаживание крутящего момента. Великий Rolls-Royce Merlin V-12 мощностью 1650 куб. См, на котором работали «Spitfire» и «Hurricane» в битве за Британию 1940 года, имел тонкий предохранительный вал длиной около 11 дюймов между коленчатым валом двигателя, который получал шесть ударов при вращении на каждом обороте, и редуктором, который заводил винт. Без должной упругости этого вала на поворотах эти редукторы быстро вышли бы из строя.

Когда цилиндр работает, коленчатый вал ускоряется, слегка «оставив позади» противовес, который раскачивается на основе, накапливая часть энергии от включения.

В радиально-поршневых авиационных двигателях с 18 или даже 28 цилиндрами эта проблема решалась по-другому. Вместо винтовых или торсионных пружин в приводе к коленчатому валу прикреплялись массивные поворотные противовесы. Когда цилиндр работает, коленчатый вал ускоряется, слегка «оставив позади» противовес, который раскачивается на основе, накапливая часть энергии от включения. Когда давление горючего в этом цилиндре уменьшается, вес перемещется в другую сторону, возвращая накопленную энергию обратно в коленчатый вал. Такая форма сглаживания – а это всегда результат интенсивного испытания физических свойств - была эффективной для защиты пружинящих стальных или алюминиевых винтов от возбуждения крутильных колебаний, которое в противном случае могло бы привести к износу и поломке лопастей.

В межсезонье 1992-1993 годов Honda обнаружили «эффект большого взрыва», который усиливал сцепление задних шин при разгоне на поворотах. Инженеры обнаружили, что запуск всех четырех цилиндров двухтактного гоночного двигателя NSR500 в пределах 68 градусного поворота (вместо одного через каждые 90 градусов или два через 180 градусов, как ранее) позволил задней шине восстановить сцепление на 360 - 68 = 292 градусах поворота рукояти, которые были «тихими» без запуска цилиндра.

Это все конечно хорошо, но получающаяся в результате более короткая, но более мощная пульсация крутящего момента разрушала основные механизмы и привод коробки передач, и заставляла сцепление соскальзывать. Все эти детали приходилось часто укреплять или заменять, чтобы выдержать усиленную пульсацию крутящего момента. Я хорошо помню в Валенсии, в Испании, в начале 2000-х годов, начало нынешней четырехтактной эры, когда я увидев одетого в зеленый костюм члена экипажа «Кавасаки» с еще новыми для того времени сменными механизмами сцепления в руках.

Это еще одна сфера, в которой плавная подача крутящего момента электродвигателей дает реальные преимущества. Если бы еще аккумулятор был легче, дешевле, безопаснее, и стал быстрее заряжаться и дольше работать. Во всем мире тысячи исследователей работают над этими проблемами с 1992 года.

Источник материала:
https://www.cycleworld.com/internal-combustion-engine-power-is-not-smooth/