Válvula de caña

Válvula de caña

La válvula de láminas es un dispositivo que se abre bajo vacío, permitiendo que la mezcla de combustible y aire entre en el cárter de un motor de dos tiempos. El vacío se genera cuando el pistón realiza su carrera ascendente. Luego, a medida que el pistón realiza su carrera descendente, el vacío en el cárter cambia a presión, forzando el cierre de la válvula de lengüeta. Esto mantiene el combustible en el motor y ayuda en la presión que obliga a la carga de combustible a subir por los puertos de transferencia hacia la cámara de combustión. A medida que el pistón comienza a hacer su carrera ascendente, los puertos de transferencia se cierran, lo que permite que el pistón se comprima y dispare el combustible. La válvula de láminas de la caja funciona de la misma manera, pero está ubicada en una parte diferente del conducto de admisión.

Antes de las válvulas de lengüeta, la configuración popular era el puerto de pistón que funcionaba, pero tenía algunos problemas. Sin válvula de láminas, hubo ocasiones en las que el combustible era empujado hacia atrás a través del carburador y terminaba en el filtro de aire, lo que podía ser un riesgo de incendio o reducir significativamente la cantidad de aire que podía pasar a través del filtro, lo que resultaba en un rendimiento deficiente. . Además, al funcionar a baja velocidad, el motor podría cargarse con un exceso de combustible, lo que también provocaría un rendimiento deficiente y las bujías se estropearían. Con la válvula de láminas, se resolvieron los problemas anteriores, y con la válvula también hubo un cambio notable en la curva de potencia de los dos tiempos, ya que ahora podía funcionar de forma más limpia desde el ralentí hasta la potencia máxima. Aunque todos los fabricantes japoneses finalmente adoptaron la válvula de lengüeta, varias empresas posteriores al mercado tomaron el diseño básico y lo mejoraron drásticamente, no solo en términos de rendimiento, sino también con nuevos materiales innovadores.

Yamaha fue el primero de los fabricantes japoneses en utilizar la lengüeta como equipo estándar a partir de 1974. Su diseño consistía en colocar la lengüeta en la admisión, justo delante del carburador, conocida como válvula de lengüeta de puerto de pistón. Suzuki introdujo su válvula de láminas, pero la colocó en la parte inferior del cilindro en el cárter, conocida como válvula de láminas de caja. Ambos sistemas funcionaron bien, pero finalmente, el sistema iniciado por Yamaha fue utilizado por los cuatro grandes.

Las válvulas de lengüeta son un tipo de válvula de retención que restringe el flujo de fluidos a una sola dirección, abriéndose y cerrándose bajo presión cambiante en cada cara. Las versiones modernas a menudo consisten en metal flexible o materiales compuestos (fibra de vidrio o fibra de carbono).

Las válvulas de lengüeta se usan comúnmente en versiones de alto rendimiento del motor de dos tiempos, donde controlan la mezcla de aire y combustible que ingresa al cilindro. A medida que el pistón sube en el cilindro, se crea un vacío en el cárter debajo del pistón. Este vacío abre la válvula y admite la mezcla de aire y combustible en el cárter. A medida que el pistón desciende, aumenta la presión del cárter y hace que la válvula se cierre para retener la mezcla y presurizarla para su eventual transferencia a la cámara de combustión. La empresa sueca de motocicletas Husqvarna produjo un motor monocilíndrico de dos tiempos y 500 cc de cilindrada con una admisión controlada por válvula de láminas, uno de los más grandes en el uso de esta disposición. Se han colocado válvulas de láminas en los motores de dos tiempos en los puertos de admisión y también en el control de la admisión al espacio del cigüeñal.

Los materiales compuestos se prefieren en los motores de carreras, especialmente en las carreras de karts, porque la rigidez de los pétalos se puede ajustar fácilmente y son relativamente seguros en caso de falla. El impacto de alta velocidad pasa factura a todas las válvulas de láminas, y las válvulas de metal sufren fatiga. La inercia física de las válvulas de lengüeta significa que su acción no es tan precisa como las válvulas rotativas. Un motor de válvula rotativa puede funcionar mejor que un motor de válvula de lengüeta en un rango de rpm pequeño, pero el motor de válvula de lengüeta a menudo funciona mejor en un rango de rpm más amplio. . Los diseños más sofisticados abordan en parte esto mediante la creación de lengüetas de múltiples etapas con lengüetas más pequeñas y más receptivas dentro de otras más grandes que brindan más volumen más adelante en el ciclo. Sin embargo, la tecnología actual favorece las válvulas de lengüeta casi hasta la exclusión de las válvulas rotativas debido a su simplicidad y bajos costos de implementación y menor masa rotacional.

10 cosas que debe saber sobre las válvulas de láminas

(1) Los motores de dos tiempos aspiran su mezcla de aire y combustible a través del conducto de admisión hacia el motor cuando sube el pistón. Esta acción crea un vacío en el cárter. En su descenso, el pistón empuja la mezcla hacia arriba a través de los puertos de transferencia hacia la cámara de combustión. Con los motores anteriores de puerto de pistón, una parte de esa mezcla se lavaría a contracorriente en la entrada en lugar de pasar por completo a través del puerto de transferencia. Las válvulas de lengüeta actúan como válvulas de retención unidireccionales que evitan este retrolavado.

(2) Una válvula de lengüeta consta de pétalos de lengüeta flexibles que se asientan sobre una abertura en un bloque en forma de cuña. El bloque encaja entre el carburador y el motor. Con una zona de presión más baja en el lado del motor, los pétalos de lámina se abren para permitir el paso de aire/combustible, cuando la presión más baja cambia al lado del conducto de admisión, los pétalos de lámina se fuerzan contra el bloque de lámina para sellar el conducto de admisión. .

(3) Los pétalos de caña pulsan a medida que el motor gira, aproximadamente en una proporción de uno a uno. Cuando el motor gira 8000 revoluciones por minuto, una caña se abre 7980 veces por minuto. No hace falta decir que cuando el motor está funcionando cerca de las rpm máximas, las cañas realmente zumban. Con cada ciclo, los pétalos de caña golpean contra el bloque de caña, acortando su vida útil.

(4) Las primeras cañas, como las cañas GEM, estaban hechas de acero inoxidable. Estas cañas eran muy duraderas y podían funcionar durante mucho tiempo, pero cuando se rompían, ¿el motor absorbía el metal? destruyéndolo. Finalmente, se desarrollaron cañas de fibra de vidrio laminadas (fibra de vidrio) a base de epoxi. Las cañas de fibra no duraron tanto como el acero inoxidable, pero cuando comenzaron a deshilacharse, no causaron daños catastróficos. Las cañas de fibra de carbono son similares a las cañas de fibra de vidrio, pero son un poco más ligeras y rígidas con el mismo grosor. Para lograr un compromiso entre el carbono más ligero y la fibra de vidrio menos costosa pero más duradera, se desarrolló un híbrido. Los fabricantes también han experimentado con otros materiales, incluidos Kevlar y titanio.

(5) La durabilidad no es la única ventaja de los diferentes materiales de caña. Un material más fuerte y rígido permite que la caña sea más delgada y liviana. La masa alternativa más ligera de una caña aumenta el rendimiento. Sin embargo, si la lengüeta es demasiado delgada, puede comenzar a aletear a altas revoluciones. Esto significa que la lengüeta no se mantiene al día con la frecuencia de los pulsos del motor y está interrumpiendo el flujo de aire. A lo largo de su vida, un pétalo de caña se flexiona millones de veces y sus fibras individuales comienzan a perder su elasticidad. El módulo de elasticidad de la lengüeta disminuye de modo que, en condiciones iguales del motor, la lengüeta se deformará y se abrirá más. Esto se denomina colgado abierto y afecta el rendimiento. Incluso puede hacer que la bicicleta funcione un poco mejor desde abajo.

(6) Además del grosor, el rendimiento de una lengüeta se puede ajustar aún más por su construcción. La disposición es la orientación de las capas de material de la caña. Muchos pétalos tienen tres capas, y al colocar las capas perpendiculares al área de flexión, aumenta la rigidez. La forma de la punta de la caña también se puede modificar para el rendimiento. Una punta en forma de ala puede ayudar a que el aire fluya a través de ella. La longitud de una caña afecta su rigidez y la distancia que debe recorrer.

(7) Las dimensiones específicas y el diseño de cada parte de la válvula de láminas cambian el rendimiento. El tamaño y la forma del conducto general de la jaula, así como los ángulos que pueda tener para evitar la interferencia con el choque, son importantes para el flujo de aire. Los diseñadores de Reed intentan mantener constante la velocidad del aire. El volumen de la caja de láminas debe ser aproximadamente igual al volumen del carburador y del cárter para evitar cuellos de botella. Se puede insertar un “relleno” de nailon en la jaula para ayudar a mantener el flujo adecuado.

(8) El diseño del bloque de láminas puede afectar la durabilidad y el rendimiento. Dado que la caña golpea contra ella más de cien veces por segundo, se puede usar goma o plástico para amortiguar donde el pétalo de la caña entra en contacto con el bloque.

(9) Moto Tassinari utiliza un diseño de bloque de láminas múltiples que tiene una mayor cantidad de pétalos más cortos que tienen menos distancia para viajar. Boyesen fue pionero en el pétalo de caña de dos etapas, donde un pétalo más pequeño y liviano se superpone a un pétalo más largo y rígido para proporcionar una mayor duración del flujo de aire/combustible.

(10) Es una buena idea inspeccionar visualmente las cañas de una bicicleta para ver si están desgastadas o astilladas cada vez que examina los anillos del pistón. Boyesen y Moto Tassinari dominan el negocio de la caña. Como regla general, cuando el equipo de MXA quiere más rango medio, llamamos a Moto Tassinari, y cuando queremos aumentar la potencia de altas revoluciones, recurrimos a Boyesen (aunque esta no es una regla estricta).

Fuentes: Wikipedia, Revista Motocross Action, Classicjapcycles