İlk olarak, vanaların ne yaptığını ve dört zamanlı bir içten yanmalı motorda nasıl çalışması gerektiğini gözden geçirmek muhtemelen önemlidir.
Valfler ne yapar
Esasen, her piston için en az bir tane olan emme valfleri ve egzoz valfleri vardır, ancak F1 arabaları (ve birçok modern yol otomobili) her birini ikisini kullanır. Aşağıdaki açıklamada "valf" tekil kullanılacaktır, ancak çok valfli motorlarda valflerin senkronize olarak çalıştığı anlaşılmalıdır - yani, motorun bir veya iki emme valfine sahip olup olmadıkları, her biri aynı konumdadır anında.
Emme valfi, piston aşağı hareket ederken (valftan uzağa) yakıt / hava karışımının silindire girmesine izin verir ve daha sonra karışımın yükselen piston tarafından sıkıştırılabilmesi için kapanır. Daha sonra bir kıvılcım ile tutuşur ve ortaya çıkan mini patlama pistonu geri iter. Bu güç darbesi. Son olarak, egzoz valfi açıldığında ve egzoz gazı silindirden dışarı itildiğinde piston geri gelir.
Onlar nasıl çalışır
Yukarıdaki açıklamadan da anlaşılacağı gibi, vanalar, yukarı ve aşağı hareket eden pistonların çalışmasıyla tam olarak senkronize edilmelidir. Senkronizasyondan çıkacaklarsa, motor daha az güce sahip olurlar (biraz zamanlama yapmazlarsa) ya da hiç çalışmazlar (eğer zamanlamayı tamamen kapatırlarsa) veya pistonların çarpmasına neden olarak motoru yok ederler valfleri, valfleri bükme veya kırma (bazı tasarımlarda). Uzun yıllar boyunca ve şimdiki zamana kadar, çoğu motor valfi aşağı itmek (açmak için) kamlar ve valfi tekrar kapatmak için yaylar kullanır. Ucuz, güvenilir, verimli ve kanıtlanmış bir tasarımdır, ancak sınırlamalar vardır.
Hadi yarışa gidelim!
Motor hızları arttığında, vanaların daha hızlı gitmesi gerekir. Bir F1 arabası, yürürlükteki düzenlemelere göre 15.000 RPM'ye kadar dönecek şekilde tasarlanmıştır; önceki sezonların arabaları daha da yükseldi. Tipik yol arabalarının yaklaşık yarısında "kırmızı çizgi" vardır. ("Kırmızı çizgi", devir saatinde "bu noktanın ötesine geçerseniz, motorda ciddi hasar meydana gelmesi muhtemeldir!" Anlamına gelen gerçek bir kırmızı çizgiyi ifade eder.) Motor bu kadar hızlı dönüyorsa , yay sorun haline gelir. Birincisi, çok hızlı hareket etmesi gerekiyor. Daha sert bir yay kullanarak vanayı daha hızlı kapatabiliriz, ancak daha sonra kam vanayı kapatmak için her döndüğünde yayı sıkıştırarak daha fazla enerji harcamamız gerekir. Ayrıca, yayın rezonans frekansının yakınındaki belirli motor hızlarında, vanaların olması gerektiği kadar hızlı kapanmadığı, bu nedenle bazı yarış motorlarının bunu aşmak için farklı rezonans frekanslarına sahip iki veya üç konsantrik yay kullandığı bulunmuştur.
Bahar Paris'te
Başlangıçta Renault tarafından başarıyla kullanılan bir yaklaşım (evet, aslında Paris'te bulunmadıklarını biliyorum, ancak başlığı kullanmaya dayanamadım) ve kısa bir süre sonra tüm F1 motor üreticileri tarafından pnömatik bir valf vardı. Esasen, sadece bahar gibi hareket eden azot gibi inert bir gazla dolu, ancak daha hızlı bir diyafram. Ayrıca her zaman yarış mühendislerinin ilgisini çeken daha düşük ağırlık avantajına sahiptirler. Pnömatik valflerin daha düşük RPM'lerde kullanılabilmesine rağmen, çözmek istedikleri sorunun aile sedanının dayanabileceği kadar yüksek RPM'lerde olduğunu unutmayın, bu yüzden (henüz) yolda kullanılmıyorlar arabalar. Bir de " desmodromik ""Esasen iki kam lobu kullanan - vanayı açmak için ve diğeri bunu kapatmak için. Bildiğim kadarıyla şimdiye kadar F1'de kullanılmamış ( Affet Fangio Günah işlediğim için! 1954 Mercedes-Benz W196 desmodromic istihdam ve birincil kullanıcı motosikletlerinde Ducati'dir.Bu zaten yeterince uzun, bu yüzden bunu burada tarif etmeyeceğim.
Hala daha iyisini yapabilir miyiz?
Tarif ettiğim kam sistemi iyi çalışıyor, ama bir uzlaşma. Her bir vananın açık olduğu sürelerin zamanlaması ve süresi, eksantrik mili loblarının şekli ve motorun hızı ile sabitlenir. At bazı motorun devir aralığında noktasında, belirli bir kam mili ama sadece o bir noktada, optimum süre ve zamanlamasını sağlar. Diğer her motor devri için, verimlilik veya güç veya her ikisi açısından en uygun olanı olacaktır. İdeal olarak, birden fazla spesifik RPM değerinde ideal ayarları sağlamak için vanaların daha iyi kontrol edilmesini isteriz.
Valf kontrolünü nasıl geliştirebiliriz?
Bunu ele almanın birkaç yolu vardır. Bunu yapmanın basit bir yolu, valf başına iki kam lobuna sahip olmak ve valfi gerçekten açacak olanı değiştiren bir aktüatör kullanmaktır. Esasen Honda'nın VTEC sisteminin yaptığı budur. Toyota VVT-i, BMW VANOS ve Porsche's Variocam sistemlerinin yaptığı cam zamanlamasını sürekli değiştirerek daha iyisini yapabiliriz. Hepsi kam zamanlamasını biraz değiştirebilir, böylece motor çok daha geniş bir motor devri aralığında en yüksek güçte çalışır.
Bu iyi, ama daha da ileri gidebileceğini hayal edebiliriz. Daha da iyisi, kamı tamamen ortadan kaldırmak ve örneğin bilgisayar kontrolü altında bir solenoid kullanmak olabilir. Açıkçası, hem solenoidin hem de onu kontrol eden bilgisayarın, şu anda kamlar tarafından mekanik olarak sağlanan zamanlamayı hassas bir şekilde çoğaltması gerekecek, ancak hem ağırlık tasarrufunda hem de anlık dinamik ayarlara izin veren son derece esnek kontrolde önemli bir potansiyel avantajı var. valf zamanlaması. Bununla birlikte, bunun gerçekten güvenilir bir şekilde başarılması çok zor olduğu için, bu tür bir teknolojiyi kullanan hiçbir üretim motoru henüz üretilmemiştir. Koenigsegg'in yakın olduğu söylentileri var, ancak çok azımız bunlardan birini karşılayabileceğiz.
F1'de hangi değişken valf sistemi kullanılır?
Cevap sizi şaşırtabilir: hiçbiri . 2016 Formula 1 Teknik Düzenlemeleri'ni okuduysanız (ve kim görmez ?!) şunu görürsünüz:
5.9.2 Değişken valf zamanlamasına ve değişken valf kaldırma profil sistemlerine izin verilmez.
Gururla sür!
İşte burada. F1 motorlarında pnömatik valf "yaylar" da dahil olmak üzere çok sayıda harika teknoloji olsa da, astar çamurluğunuz ve motorunuzun aslında mevcut F1 arabası - değişken valf zamanlamasına sahiptir.