在斯坦利˙庫布里克的經(jīng)典影片《奇愛博士》中,斯利姆˙皮肯斯騎著炸彈從飛機(jī)中飛了出去。如果他騎的是一輛摩托車,那么他駕駛的一定是芬蘭Salakazi車隊(duì)建造的KTM硝基甲烷燃料高速賽車。KTM高速賽車排氣量僅有1995 cc,卻有1500馬力,6.7秒鐘就能跑四分之一英里遠(yuǎn),最高時(shí)速達(dá)316公里。協(xié)助控制KTM(難以控制的)爆燃的是Renishaw RM22緊湊型高速旋轉(zhuǎn)磁性“防爆”編碼器。
一位以打破速度紀(jì)錄著稱的勇敢無畏的芬蘭人,以超常的功率驅(qū)動(dòng)著360公斤重的摩托車,一切都發(fā)生得這么快。
轉(zhuǎn)瞬間發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到了7 500轉(zhuǎn)/分。觀眾還沒看清發(fā)生了什么,比賽就已結(jié)束,摩托車和賽車手已經(jīng)跑完四分之一英里,正在緊急剎車呢。就摩托車比賽而言,這是再簡單不過了。比賽的目標(biāo)是在最短的時(shí)間內(nèi)從A直線到達(dá)B。
Jaska Salakari是歐盟第一個(gè)駕駛最快的雙缸硝基甲烷燃料 (Super Twin Top Fuel ) 摩托車打破7秒四分之一英里紀(jì)錄的第一個(gè)芬蘭人,他擁有Salakazi車隊(duì)。癡迷于速度的六人車隊(duì)由全職和兼職人員組成,2000年以來,該車隊(duì)一直駕駛著自行設(shè)計(jì)和建造的KTM雙氣缸硝基甲烷燃料高速賽車。1995cc雙缸Nitroduke發(fā)動(dòng)機(jī)使用95%硝基甲烷燃料,通過Salakazi自行設(shè)計(jì)的雙燃料泵每秒吸入1.1升揮發(fā)性混合物。它是陸上交通工具中最接近飛彈的一種。
降低功率
在加速賽中,反應(yīng)時(shí)間是以毫秒計(jì)的,靠飛轉(zhuǎn)的后輪永遠(yuǎn)也不可能贏得比賽。除非功率能有效地轉(zhuǎn)化成快速前進(jìn)運(yùn)動(dòng),否則再大的功率也無濟(jì)于事。駕駛員 — 是否也可以稱為“乘客”呢? — 幾乎沒有思考的時(shí)間,更不用說踩下、松開普通的離合器了。駕駛員更不可能準(zhǔn)確確定達(dá)到最佳牽引力所需的離合器接合速度。
Salakazi車隊(duì)給KTM高速賽車配備了裝有Prowork數(shù)字控制器的Prowork三盤四檔自動(dòng)離合器。當(dāng)駕駛員開啟油門時(shí),控制器按照預(yù)定程序與離合器接合。就在這個(gè)時(shí)候,Renishaw RM22編碼器可監(jiān)控轉(zhuǎn)速高達(dá)30 000轉(zhuǎn)/分的能力發(fā)揮了作用。在這些微小而關(guān)鍵的裝置中,有一個(gè)在監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的位置,而其他裝置則在測量離合器的速度。
通過比較這些值,可以精確地測定離合器的滑動(dòng)、牽引和路況。這些數(shù)據(jù)是車隊(duì)的至寶,依靠它技師可以在賽前正確地調(diào)節(jié)離合器中的第一級(jí)平衡重。
當(dāng)然,每次比賽的賽道和摩托車狀況都不同,但是每次比賽后Renishaw編碼器采集并編輯的重要數(shù)據(jù)可以用來對(duì)控制器進(jìn)行編程,以盡量達(dá)到最佳離合器接合。賽車可以在最初的零點(diǎn)幾秒內(nèi)以最少的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到最大的速度和加速度。
Salakazi車隊(duì)中自認(rèn)為“技術(shù)權(quán)威”的Petri Mäkinen很快指出,Renishaw提供的方案和牽引控制系統(tǒng)不同。他說,主要是因?yàn)殡x合器在比賽之前就已經(jīng)用控制器設(shè)定的值進(jìn)行了調(diào)節(jié)。
“Renishaw編碼器不是在行駛中動(dòng)態(tài)地控制離合器,”他解釋說,“但是它事先提供給我們的數(shù)據(jù)極其重要。我們不可能以其他方式獲得這些數(shù)據(jù),并預(yù)設(shè)離合器。
我們需要在后輪旋轉(zhuǎn)完一圈以前讀取離合器速度,以作出接合離合器的決定,而且加速是不平穩(wěn)的?,F(xiàn)在這一問題已得到解決,并且程序代碼已進(jìn)行了適當(dāng)?shù)倪^濾。下一賽季,Renishaw編碼器還將用于控制提前點(diǎn)火,在未來幾年內(nèi),我們還將使用編碼器調(diào)節(jié)凸輪?!?/p>
Mäkinen使用這些數(shù)據(jù)取得最大的發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率,并推動(dòng)Salakari在極短的時(shí)間內(nèi)加速到每小時(shí)300公里以上的速度 - 比閱讀此段文字所用的時(shí)間還短。由過去的表現(xiàn)來看,這些數(shù)據(jù)似乎在起作用。
爆燃極限
Renishaw RM22編碼器專為極惡劣環(huán)境下的無故障運(yùn)行而設(shè)計(jì),但是Salakazi 車隊(duì)選定的編碼器安裝位置對(duì)于任何電子設(shè)備來說都是難度最大的。
Mäkinen指著一個(gè)部分拆卸的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的端部,有點(diǎn)調(diào)皮地笑著說:“這就是我們安裝Renishaw磁勵(lì)塊的地方。我們直接把它安裝在曲軸的端部。編碼器本體在另一側(cè)的離合器殼體中。老實(shí)說,我認(rèn)為對(duì)編碼器來說,除了太空火箭外,沒有比這個(gè)環(huán)境更惡劣的了?!?/p>
RM22由Renishaw在斯洛文尼亞的合作伙伴RLS d.o.o.設(shè)計(jì)和制造,抗污染、抗碎屑能力達(dá)到IP68標(biāo)準(zhǔn)。但是,編碼器的最高工作溫度是125攝氏度,如何讓編碼器在極高的離合器溫度下正常運(yùn)轉(zhuǎn)呢,對(duì)此Mäkinen作了詳細(xì)說明。他說,秘密在于將編碼器放在厚重的機(jī)加工的鋁殼中。
“編碼器直徑只有22毫米。因此可以放入離合器殼內(nèi)而不影響零件的強(qiáng)度。離合器可能爆燃”,他補(bǔ)充說:“我曾見到過好幾次爆燃,所以離合器殼對(duì)于駕駛員的安全非常重要。如果編碼器再大一些,我們就得重新設(shè)計(jì)解決方案?!?/p>
RM22是非接觸兩件式設(shè)計(jì),無需軸承或密封件,安裝和拆卸快捷、簡單。
“每次比賽后我們的機(jī)械師都冷卻離合器并迅速拆下殼體和編碼器,”Mäkinen說?!氨荣愡^程中厚重的鋁殼體確保編碼器不受熱。在編碼器還沒有熱到超過規(guī)格之前,我們已經(jīng)將賽車帶回維修車間并拆除了編碼器?!?/p>
比賽一場接一場,操作都很可靠
在高速賽車這種復(fù)雜的機(jī)器中安裝的任何零部件都必須又好又可靠。Mäkinen對(duì)Renishaw RM22贊賞有加,這個(gè)微小而關(guān)鍵的部件已經(jīng)證明自己超越了公布的規(guī)格要求。
“在這樣的條件下,Renishaw編碼器的可靠性真是令人驚奇。沒有它們,我們只能估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)和賽道的重要信息,”他說:“但是如果你想打破紀(jì)錄,光有估測是不夠的。”