Honda CBX 250 RS – Podwójne dźwigienki zaworowe

honda-cbx-250Pozytywne wyniki zastosowania czterozaworowych silników w samochodach produkowanych seryjnie sprawiły, że Honda wykorzystała to rozwiązanie w jednocylindrowym silniku motocyklowym. Silnik ten jest montowany w modelu CBX 250 RS  i ma pojemność skokową 250 cm3 przy średnicy tłoka 72 mm. Stopień sprężania wynosi 10,5.
W głowicy tego oryginalnego silnika znajdują się cztery promieniowo rozmieszczone względem półkolistej komory spalania zawory sterowane dwoma wałkami rozrządu. Na szczególną uwagę zasługuje rozwiązane układu rozrządu, który składa się z dźwigienek właściwych współpracujących z wałkiem rozrządu i pośrednich umieszczonych pod kątem prostym do osi podłużnej wałków.
Zastosowanie zaworów promieniowych umożliwiło efektywne wykorzystanie komory półkolistej, a przez to zwiększenie do maksimum sprawności spalania mieszanki.
Sprawny dopływ mieszanki do silnika zapewnia podwójny kolektor dolotowy i dwugardzielowy gaźnik. Oba kolektory dolotowe połączone są kanałem pośrednim. Przy małych obciążeniach silnika i niskiej prędkości obrotowej mieszanka doprowadzana jest ‚o komory spalania tylko z jednej gardzieli gaźnika, ale obydwoma kolektorami, część mieszanki przepływa bowiem przez kanał pośredni. W tym czasie druga przepustnica gaźnika jest zamknięta, co w istotny sposób wpływa na obniżenie zużycia paliwa. Doprowadzenie mieszanki dwoma kolektorami zwiększa jej zawirowanie w pobliżu świecy zapłonowej centralnie umieszczonej w komorze. Podwójne kolektory zastosowano również w układzie wylotowym silnika. Umożliwiają one szybkie opróżnienie komory spalania z gazów i sprawniejsze jej napełnienie nowym ładunkiem.

Oryginalny silnik Hondy ma moc 22 kW przy 9500 obr/min, przy 8000 obr/min osiąga natomiast maksymalny moment obrotowy 24 Nm. Ocenia się, że motocykl z tym silnikiem  zużywa średnio 1,7 dm3 paliwa na 100 km. Masa motocykla wynosi 129 kg.

Atrakcyjność eksploatacyjną motocykla CBX 250 RS podnosi zastosowanie sześciobiegowej skrzyni biegów umożliwiającej optymalne wykorzystanie mocy silnika w różnych warunkach jazdy.

Układ dolotowy silnika turbodoładowanego

Jedną z poważniejszych wad silnika z turbodoładowaniem jest jego niska dynamika w stanach przejściowych.
Możliwość gwałtownego zwiększenia obciążenia jest tu ograniczona przez bezwładność wirnika turbosprężarki. Sytuację można znacznie poprawić przez zastosowanie prostego układu bocznikującego sprężarkę przy częściowym obciążeniu silnika.
W układach tradycyjnych całe powietrze zasilające silnik przepływa j przez sprężarkę, zaś regulacja wydatku odbywa się przez dławienie albo  przed, albo za sprężarką. W układzie szybko reagującym na zmiany obciążenia powietrze dostarczane jest przy I częściowym obciążeniu silnika przez przewód bocznikujący sprężarkę.

Przepływem tego powietrza steruje przepustnica T1 przepustnica, T2 jest wówczas zamknięta. Przy wyższych obciążeniach uchylana jest przepustnica T2 i część powietrza przepływa przez sprężarkę. Przy pełnym obciążeniu silnika całe powietrze tłoczone jest przez sprężarkę, zaś przepustnica dławiąca odcina przewód bocznikujący. Odpowiedni dobór momentu otwarcia przepustnicy T2 oraz stosunku otwarcia przepustnic T1 i T2 pozwala osiągnąć płynne przejście w różnych warunkach pracy silnika.

Badania prowadzono w firmie Callaway Turbosystems Inc. na seryjnym czterocylindrowym silnku BMW o pojemności 1,8 dm8 z turbosprężarką Rotomaster Y-4. Zbocznikowanie sprężarki przy częściowym obciążeniu silnika spowodowało znaczne zwiększenie prędkości obrotowej turbiny w porównaniu z układem tradycyjnym. Ograniczenie prędkości obrotowej turbiny wynika w tym układzie z wydatku spalin oraz tarcia w łożyskach. Opory turbulencji zaczynają odgrywać rolę dopiero przy znacznych prędkościach obrotowych, powyżej 60 000 obr/min i wyższych ciśnieniach w kolektorze dolotowym. Powyższe czynniki zabezpieczają przed nadmiernym rozbieganiem
się turbosprężarki w warunkach, gdy odcięty jest przepływ powietrza przez sprężarkę, zaś prędkość obrotowa jest wysoka. Pomiary dynamiczne zmiany parametrów silnika przy gwałtownym otwarciu przepustnicy wykazują, że dzięki wysokiej prędkości obrotowej turbiny przy częściowym obciążeniu silnika nowy układ znacznie szybciej reaguje na zmiany obciążenia od układu tradycyjnego. Dla ciśnień w kolektorze dolotowym rzędu 0,07 MPa zdolność szybkiego osiągania pełnego obciążenia występuje już przy prędkości obrotowej silnika 2700 obr/min, zaś dla ciśnienia 0,053 MPa — od 3300 obr/ /min. Próby drogowe także wykazały zalety nowego układu skracając czasy rozpędzania samochodu. Dodatkową zaletą jest tu utrzymywanie wysokiej prędkości obrotowej turbiny podczas zmiany biegów.

Pewną wadą układu sprężarki ze sterowanym obejściem jest niebezpieczeństwo niestabilnej pracy sprężarki, gdyż przez większość czasu pracuje ona przy wysokiej prędkości obrotowej, lecz przy niewielkich przepływach. Zagrażającemu w takich warunkach zjawisku pompowania można przeciwdziałać przez maksymalne zbliżenie przepustnicy T2 do sprężarki oraz przez zastosowanie dodatkowych zaworów upustowych. Podstawowym ograniczeniem nowego układu, podobnie jak układów tradycyjnych, jest jednak mała moc turbiny przy niskiej prędkości obrotowej silnika wynikająca z niewielkiego wydatku spalin, co uniemożliwia szybkie osiąganie pełnej mocy silnika.