Технології двигунів MotoGP Великий вибух, Байкадемія
Все про мотоцикли
Теорія великого вибуху
Всесвіт народився в одному гігантському вибуху. Бог (закони природи, космічний суперрозум, маленькі зелені чоловічки – непотрібне закреслити) запалив величезну свічку запалювання, і в казані на ім'я «Всесвіт» шарахнуло не по-дитячому. Величезна кількість космічної срані, що складається з пилу та водню, розлетілося на багато мільйонів світлових років, і вона в результаті злиплася в планети та зірки. Одним словом, "Великий Вибух" ("БВ") породив усе, що нас оточує, включаючи нас самих. Така одна з теорій створення всесвіту. Але найдивовижніше, що в гоночних технологіях «Великий Вибух» (тільки трохи менше) справді справив колосальну революцію, плоди якої можна спостерігати в MotoGP, BSB, і навіть у деяких серійних спортбайках.
Здавна (1) перед інженерами та механіками стояла проблема. Отримувати великі абсолютні значення потужності всі вже вміли, але зробити цю потужність доступною виявилося складніше. Справа в тому, що з підвищенням потужності перед пілотами все гостріше вставала проблема пробуксовок, особливо при виході з поворотів, і підвищене зношування гуми. Це підтверджували і дані телеметрії: мотоцикли легко зривали задні колеса в пробуксовку, через що багато гонщиків просто не відкривали газ на повну, часом жодного разу за гонку! Однак не всі мотоцикли однаково схильні до цієї проблеми. Найбільше ковзали апарати з рядними "четвірками", менше - з V-образниками. З цієї причини багато фірм у MotoGP і зупинилися на V-подібній схемі.
Однак так вчинили не всі. Справа в тому, що V-образник хоч ідозволяв трохи раніше відкривати газ, мав і суттєві недоліки. Такі двигуни відчутно довші за «рядники», що призводило до необхідності подовжувати базу, через що мотоцикл втрачав спритність у поворотах. Вартість V-подібних двигунів значно вища, ніж рядних – для бюджету команди це важливий чинник. Нарешті, вартість обслуговування V-подібних двигунів також вища. Очевидно, ці чинники і зберегли життя рядним двигунам. Але проблеми з характером і, як наслідок, із пробуксовками, залишилися. Саме тоді, у дев'яностих, і народилася думка: чи не можна поєднати в одному двигуні переваги «рядників» та «V-образників»?
Тоді ніхто до ладу не розумів, чому V-подібні двигуни дозволяли пілотам раніше і більше відкривати газ при виході з поворотів. Пізніше дані телеметрії та розрахунки допомогли усвідомити, чому потужність V-подібних двигунів простіше дозувати. Давайте й ми з вами спробуємо змоделювати типову гоночну ситуацію - вихід із повільної «шпильки» на літровому спортбайку з рядною четвіркою. Перша передача десять тисяч на тахометрі. Загальне передатне число (первинна передача + перша передача КПП + головна ланцюгова передача) у своїй приблизно дорівнює десяти, тобто. на кожні десять обертів колінвала припадає один оберт заднього колеса. У чотиритактний двигун робочий цикл відповідає 720 градусам, тобто. двом обертам коленвала. Отже, за десять обертів колінвала в одному циліндрі станеться п'ять вибухів. Помножуємо на чотири циліндри та отримуємо 20 вибухів на оборот заднього колеса.
Довжина кола заднього колеса приблизно дорівнює двом метрам. Значить, на кожен вибух припадає десять сантиметрів поверхні покришки – саме довжина середньої плямиконтакту. У випадку двигуна з рівними інтервалами між вибухами (класична рядна «четвірка») виходить, що під час пробуксування кожен наступний вибух відбувається саме тоді, коли нова порція гуми готується змінити пляму контакту, що прослизнула, таким чином, не даючи покришці знову знайти зчеплення з асфальтом ! Очевидно, що зі зростанням оборотів ця ситуація лише погіршується.
Зовсім інша річ – V-подібні двигуни. У випадку двигуна V-4 з кутом між циліндрами 90 градусів (наприклад, Ducati Desmosedici) кількість вибухів на оборот заднього колеса залишиться тією ж (20), але на довжину першої (умовно) плями контакту буде два вибухи. А ось протягом наступної плями контакту вибухів взагалі не буде! За час цього затишшя у гуми набагато більше шансів відновити надійне зчеплення з асфальтом, що дозволяє гонщикам бути щедрішими з «газом» при виході з поворотів. Саме цей подвійний вибух і назвали "Великим".
Для тих, кому не хочеться занурюватися в нетрі технології «БВ», її суть простіше зрозуміти, уявивши роботу ABS – антиблокувальної системи гальмування. Щоб запобігти блокуванню (читай – пробуксовування) коліс при енергійному гальмуванні, гальмівне зусилля подається імпульсами, у проміжках між якими колеса отримують шанс здобути знову зчеплення. Технологія «Великого Вибуху» – та сама система ABS, тільки навпаки, тобто зменшує пробуксування не при гальмуванні, а при прискоренні. Гонщики при виході з поворотів повинні балансувати потужністю двигуна у вузькому діапазоні, як лезо бритви. Якщо потужність буде меншою, гонщик втратить час. Якщо більше – може виникнути неконтрольованийзнесення заднього колеса, що у кращому разі призведе до втрати часу, а гіршому – до падіння. Потужність від двигуна передається на заднє колесо не суцільним потоком, а імпульсами. Якщо імпульси йдуть занадто часто, то вони перешкоджатимуть гумі зберігати контакт із дорогою, ускладнюючи завдання пілота. Але якщо розсунути ці імпульси так, щоб між ними утворилися проміжки, то у задньої покришки з'явиться більше можливостей відновити надійне зчеплення, а гонщику простіше підтримуватиме оптимальну потужність.
Який проміжок між «вибухами» буде оптимальним з погляду сили зчеплення задньої покришки з дорогою? Це і є найбільшим секретом технології «БВ». Досі нікому достеменно не відомо, який кут між вибухами в Yamaha M1 або Kawasaki ZX-RR. Але що найцікавіше, навіть у мотоциклах з V-подібними двигунами, якщо вірити чуткам у піддоках, кут між вибухами не обов'язково дорівнює куту розвалу циліндрів. Фахівці вважають, що у випадку Honda RC211V між "Великими Вибухами" ймовірні такі діапазони кутів, як 75,5-284,5 градусів та 104,5-331 градус. У випадку Yamaha M1 називають такі кути, як 180-540, 105-255, 255-465, 90-270 та 270-450 градусів. Кут між вибухами всередині пари, що утворює "БВ", швидше за все, знаходиться в районі десяти градусів. Однак поки що все це лише здогади.
Розібравшись із теорією гоночного світобудови, давайте з'ясуємо, як можна організувати «Великий Вибух» відповідно до технічних норм MotoGP. Найпростіший спосіб – використовувати V-подібні двигуни. Так зробили Honda, Suzuki та Ducati. Але, як ми вже з'ясували, цей шлях не позбавлений недоліків. Другий спосіб- Змусити рядну «четвірку» працювати, як V-подібну. Цим шляхом пішли Yamaha та Kawasaki. Для того, щоб досягти ефекту "БВ" у рядному двигуні, конструкторам довелося кардинально модифікувати їх колінвали, благо технормами MotoGP це дозволено.
Колінвал "рядника" практично перетворили на V-подібний (за винятком того, що кожен шатун розташовується все також на окремій шийці, а не попарно, як у V-4, і підшипників не три, а п'ять), і встановили в старий картер з рядним розташуванням циліндрів. Вібрації, що з'явилися, погасили балансирним валом. Такий двигун дуже легко розпізнати характерним звуком: він не виє, як класичні рядні «четвірки», а бурчить майже як V-4. Мабуть, за цей звук у піддоках його назвали «Growler» – «Ворчун».
Інша гоночна серія, де також застосовують БВ - Британський Супербайк. Але в BSB все набагато складніше, оскільки відповідно до технорм модифікація коленвала не допускається. Проте команда Virgin Mobile знайшла спосіб обійти це обмеження у своєму Yamaha YZF-R1. Відповідно до тих самих норм, забороняють «грати» з коленвалом, зміна распредвалов допускається. Отже, змінивши порядок роботи клапанів і перепрограмувавши систему запалювання, можна змінити черговість роботи циліндрів звичайної рядної «четвірки». Якщо відкинути дублюючі один одного або відверто непотрібні варіанти, то залишиться два способи імітувати «БВ» у двигуні із звичайним 180-градусним коленвалом:
За такої схеми внутрішні навантаження в двигуні невеликі, але "БВ" менш ефективний
Внутрішні навантаження у двигуні суттєво зростають, але ефект "БВ" теж посилюється
Перший варіант створює меншінавантаження на поршневу групу і шестерні, але при цьому «Великий Вибух» виходить менш ефективним, і заднє колесо при прискореннях з поворотів прослизає лише трохи менше, ніж звичайно. Другий варіант, навпаки, більше навантажує начинки двигуна, але ефективніше перешкоджає пробуксовкам. Який саме з цих двох варіантів застосувала команда – поки що секрет. Але, судячи з відгуків Шона Емметта, пілота команди Virgin Mobile, керувати супербайком з імітацією «БВ» стало простіше, і завдяки цьому нововведенню вдалося буквально з повітря знайти в середньому близько двох секунд на колі, а також продовжити життя задньої покришки.
Як не дивно це звучить, «Великий Вибух», хоч і частково, знайшов застосування у звичайних мотоциклах досить давно. Всі, хто віддали перевагу V-подібним двигунам рядним, автоматично наблизилися до технології «БВ», але досі не знаючи наукового пояснення цього ефекту, просто раділи більш м'якій вдачі своїх мотоциклів і могли довго розмовляти про неповторний характер їх моторів. Були спроби впровадити щось на кшталт «БВ» і рядні двигуни. Невідомо, чи це збіг чи ні, але Yamaha ще в дев'яностих роках випустила у світ два мотоцикли з рядними двигунами, в яких кут коленвала був відмінний від 180 градусів. TDM850 та TRX850. Зараз важко зрозуміти, навіщо потрібно впроваджувати подобу «БВ» у двигун потужністю всього 73 к.с. Можливо, це була проба пера конструкторів, яка у 2004 році втілилася, нарешті, у найкращий мотоцикл королівського класу.
Ми, мотоциклісти, живемо у дуже цікавий час. Якщо вірити знавцям, саме зараз настав «золотий вік» мотоцикла.Технології, які ще два-три роки тому були доступні лише найкращим гонщикам планети, тепер у вільному продажу. У гонитві за досконалістю конструктори видавлюють із заліза все до останньої краплі. І технологія «Великого Вибуху» – найкраще підтвердження тому, що вона, по суті, результат глибокого аналізу биття «сердець» сучасних мотоциклів. Вчені та інженери змогли розшифрувати фундаментальний ритм двоколісної машини. Куди гоночні технології прийдуть за два-три роки, відомо одному Богу. А нам залишається насолоджуватися цими плодами, доки є можливість.
(1) Але все ж таки трохи пізніше того моменту, коли Господь створив мотогонки і побачив, що це очманіти як добре.
Ви повинні бути завантажені в додаток Media або створення Album.