Beehive Valve Springs: Old Tech Revived
March 25, 2023Τα ελατήρια βαλβίδων κυψέλης δανείζονται αποδεδειγμένη τεχνολογία κινητήρων αεροσκαφών για να ενισχύσουν την απόδοση των κινητήρων αυτοκινήτων.
Η καινοτομία είναι το κλειδί όταν επιδιώκεται η αυξημένη απόδοση του κινητήρα και η πρόσθετη ιπποδύναμη. Οι κορυφαίοι κατασκευαστές κινητήρων, οι αγωνιστές και οι λάτρεις των επιδόσεων έχουν μάθει ότι το να έχουν ανοιχτό μυαλό σε νέα προϊόντα ή ιδέες και να τα ενσωματώνουν στο πρόγραμμά τους θα τους αποτρέψει από το να κολλήσουν κυριολεκτικά στο χρόνο. Νέες καινοτομίες συμβαίνουν συνεχώς σε διάφορες βιομηχανίες, όπως τα στρατιωτικά αεροσκάφη, και ορισμένες μπορούν να οδηγήσουν σε σημαντικές βελτιώσεις στην τεχνολογία απόδοσης αυτοκινήτων, επίσης. Για παράδειγμα, μην κοιτάξετε πέρα από τα ελατήρια βαλβίδας κυψέλης.
Τα συστήματα οξειδίου του αζώτου, για παράδειγμα, χρησιμοποιήθηκαν ως ενισχυτές απόδοσης σε στρατιωτικά αεροσκάφη κατά τη διάρκεια του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου, πολύ πριν από τη χρήση τους στα αυτοκίνητα. Οι ελαφριές μπαταρίες, που χρησιμοποιούνται ευρέως σήμερα σε σύγχρονα αγωνιστικά αυτοκίνητα και αυτοκίνητα επιδόσεων, αναπτύχθηκαν αρχικά για χρήση και σε στρατιωτικά αεροσκάφη. Τα ελατήρια βαλβίδας κυψέλης, με την αυξανόμενη χρήση και τη δημοτικότητά τους στη βιομηχανία αγώνων και επιδόσεων, χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά και στα αεροσκάφη.
Ενώ τα ελατήρια βαλβίδας κυψέλης έχουν χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές αεροσκαφών από τις αρχές του 1900, πολλοί λάτρεις των επιδόσεων ξεκίνησαν μόνο όταν εισήχθησαν στα τέλη της δεκαετίας του 1990 ως βασικός εξοπλισμός στους κινητήρες GM LS, Ford Modular και Dodge Gen III Hemi. να λάβει υπόψη. Σύμφωνα με τον Jason Youds του PAC Racing Springs, οι ομάδες της NASCAR ήταν από τις πρώτες που αγκάλιασαν αυτήν την αξιοσέβαστη τεχνολογία ελατηρίων, χρησιμοποιώντας ελατήρια κυψέλης σε κινητήρες περιοριστικής πλάκας.
Τα ελατήρια κυψέλης συνεχίζουν να κερδίζουν δημοτικότητα τόσο στις αγορές κυκλικής πίστας όσο και στις αγορές αγώνων οπισθέλκουσας, ιδιαίτερα σε κατηγορίες που έχουν αυστηρούς κανόνες σχετικά με το μέγεθος των ελατηρίων βαλβίδων ή που απαγορεύουν τα ελαφριά αλλά δαπανηρά εξαρτήματα αμαξοστοιχίας βαλβίδων τιτανίου. Ως αποτέλεσμα της αυξανόμενης δημοτικότητάς τους, οι προμηθευτές aftermarket όπως η PAC και η Comp Cams προσφέρουν ελατήρια κυψέλης για μια μεγάλη ποικιλία εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένων κινητήρων πρώιμων μοντέλων που ήταν αρχικά εξοπλισμένοι με συμβατικά ελατήρια βαλβίδων.
Ενώ τα παραδοσιακά ελατήρια βαλβίδων έχουν σταθερή διάμετρο, ένα ελατήριο κυψέλης στενεύει προς την κορυφή, κάνοντάς το να μοιάζει με πραγματική κυψέλη, εξ ου και το όνομα. Τα ελατήρια της κυψέλης σχηματίζονται από ωοειδές (οβάλ) σύρμα και όχι από παραδοσιακό στρογγυλό σύρμα. Το κωνικό σχήμα και το ωοειδές σύρμα αποδίδουν ένα ελαφρύτερο ελατήριο που έχει αποδειχθεί ότι εξισορροπεί την κατανομή της τάσης, παρέχει έναν πιο επιθυμητό, προοδευτικό ρυθμό ελατηρίου και, τελικά, βελτιώνει την απόδοση του κινητήρα. Ένα ελατήριο κυψέλης μπορεί επίσης να επιτρέψει περισσότερη ανύψωση χωρίς αύξηση του ύψους του ελατηρίου. Το πιο σημαντικό, το ωοειδές σύρμα αντιστέκεται στις αρμονικές, ένα χαρακτηριστικό που οδηγεί σε επιβλαβή πλωτήρα βαλβίδας, σύμφωνα με τον Youds.
Η ανάπτυξη των ελατηρίων βαλβίδας κυψέλης έχει επιταχυνθεί μέσω της χρήσης του Spintron, μιας συσκευής που χρησιμοποιεί κάμερες, αισθητήρες και λέιζερ για να μελετήσει τι συμβαίνει μέσα σε έναν κινητήρα. Οι ειδικοί του Valve Train μελετούν αυτά τα δεδομένα και τα χρησιμοποιούν είτε για να βελτιώσουν ένα υπάρχον προϊόν είτε για να δημιουργήσουν ένα νέο.
Το ελατήριο της βαλβίδας της κυψέλης έχει μια κορυφή μικρότερης διαμέτρου, η οποία επιτρέπει τη χρήση ενός μικρότερου, ειδικά σχεδιασμένου συγκρατητήρα για περαιτέρω μείωση βάρους. Αυτά τα ελαφριά εξαρτήματα συγκράτησης ζυγίζουν περίπου 50% λιγότερο από ένα συγκράτησης τιτανίου για ένα συμβατικό ελατήριο βαλβίδας. Οι κατασκευαστές κινητήρων γνωρίζουν ότι η μείωση του βάρους της σειράς βαλβίδων, ειδικά στην πλευρά της βαλβίδας του βραχίονα παλινδρόμησης, πολλαπλασιάζει τον ρυθμό επιτάχυνσης του λοβού επί την αναλογία παλινδρόμησης και οδηγεί σε αυξημένο δυναμικό RPM χωρίς απώλεια ελέγχου της βαλβίδας. Αυτός είναι ο λόγος πίσω από το γεγονός ότι οι συγκρατητές ελατηρίου βαλβίδων τιτανίου, οι κλειδαριές βαλβίδων και οι βαλβίδες έχουν γίνει βασικός εξοπλισμός σε πολλούς αγωνιστικούς κινητήρες υψηλής ποιότητας. Τα εξαρτήματα του τρένου με βαλβίδες τιτανίου έχουν τη θέση τους στον μηχανοκίνητο αθλητισμό, αλλά είναι συνήθως εκτός του προϋπολογισμού του αθλητή δρομέα ή του λάτρη του δρόμου. Ενώ ένα πλήρες συμπλήρωμα εξαρτημάτων αμαξοστοιχίας βαλβίδας τιτανίου μπορεί εύκολα να κοστίσει χιλιάδες δολάρια, ένα σετ ελατηρίων κυψέλης και ελαφριούς χαλύβδινους συγκρατητές μπορούν να αγοραστούν για περίπου 200,00 $.
Αν και οι πηγές μελισσών έχουν αποδειχθεί πολύ αξιόπιστες, δεν είναι για όλους. Γενικά δεν έχουν σχεδιαστεί για χρήση με εκκεντροφόρους υψηλής απόδοσης που απαιτούν πάνω από 200 λίβρες. πίεσης έδρας ελατηρίου βαλβίδας ή έχει ανύψωση βαλβίδας μεγαλύτερη από 0,650″. Οι επικριτές επισημαίνουν ότι στη σπάνια περίπτωση που ένα ελατήριο σπάσει, δεν υπάρχει περιθώριο ασφαλείας λόγω του σχεδιασμού ενός ελατηρίου και ο κινητήρας εκτίθεται σε καταστροφική επαφή βαλβίδας-εμβόλου, η οποία θα μπορούσε να αποφευχθεί με τη χρήση συμβατικού διπλού ή τριπλό ελατήριο. Για αυτόν τον λόγο η Youds συνιστά σε περίπτωση που χρησιμοποιούνται ελατήρια κυψέλης σε αγωνιστική εφαρμογή και παρουσιάζουν σημαντική απώλεια πίεσης ελατηρίου λόγω κόπωσης, να αντικαθίστανται αμέσως.
Αν και τα ελατήρια βαλβίδας κυψέλης δεν είναι σίγουρα μια νέα ιδέα, η αυξανόμενη δημοτικότητά τους στους κινητήρες αγώνων και απόδοσης διασφαλίζει ότι θα συνεχίσουμε να βλέπουμε περαιτέρω καινοτομία και βελτίωση.