Làm thế nào quá vuông bạn có thể đi?

Tôi đang tự hỏi (các) yếu tố giới hạn đối với tỷ lệ khoan / hành trình là gì, và động cơ có thể vượt quá vuông để tìm kiếm vòng tua máy và hp cao hơn (cụ thể là xe máy) ...

Tôi biết rằng vòng / phút bị giới hạn bởi tốc độ pít-tông trung bình khoảng 25 m / s, và việc giảm hành trình cho phép vòng tua cao hơn, vì nó làm giảm tốc độ pít-tông. Nhiều chiếc xe đạp thể thao có tỷ lệ b / s chỉ khoảng 1,6: 1 đến 1,8: 1, với tốc độ pít-tông chỉ dưới 25 m / s. Có vẻ như các lò xo van có lẽ là yếu tố giới hạn cho vòng / phút và họ chỉ đặt tỷ lệ cao nhất có thể để duy trì dưới 25 m / s, có nghĩa là không đạt được giới hạn quá vuông.

Giả sử hệ thống van có thể xử lý nó (chẳng hạn như desmodromic), điều gì sẽ hạn chế tỷ lệ lỗ khoan / đột quỵ và mức độ cao của nó có thể đạt được? Tỷ lệ sản xuất cao nhất tôi có thể tìm thấy là Desmosecidi RR của Ducati với tỷ lệ 2: 1 (86 x 43 mm). Tôi cũng tự hỏi tại sao nó vẫn giữ tốc độ 14.000 vòng / phút như các litreb khác mặc dù có hành trình thấp hơn (khoảng 17.500 vòng / phút ở tốc độ 25 m / s), van desmo, cam geardriven và V4 cân bằng hoàn hảo 90 độ.

(Từ góc độ động học động cơ)

Tăng tỷ lệ lỗ khoan trên đột quỵ (B: S) có hai tác động tiềm năng

1. Nó làm giảm giải phóng mặt bằng piston

   Để duy trì cùng tỷ lệ dịch chuyển và nén piston (CR), khoảng cách giữa pít-tông tại điểm chết trên đỉnh (TDC) và đầu phải nhỏ hơn. Điều này là do một lỗ khoan lớn hơn ngụ ý một nét nhỏ hơn cho cùng một sự dịch chuyển.

   Tôi đã tạo ra một số con số cho một pít-tông phẳng đơn giản với kích thước tương tự như động cơ Desmosedici (0,25 l). Ở mức 13,5: 1 CR, khe hở giữa đầu xi lanh và pít-tông là 3,19 mm, vì vậy các kỹ sư của Ducatisti không thực sự có nhiều chỗ để chơi.

   Tôi đã nghiên cứu thêm một số con số cho các tỷ lệ khoan đột quỵ khác nhau.

   • Tại B: S 1.6, khoảng trống tăng lên 3,70 mm
   • Tại B: S 2.5, khoảng trống rơi xuống 2,75 mm

   Nghe có vẻ không có nhiều khác biệt nhưng đó là những gì nó được.

   Tôi không đủ điều kiện để nhận xét về loại chênh lệch giải phóng mặt bằng này có thể tạo ra bao nhiêu cho chi phí dụng cụ và sản xuất.

2. Để duy trì độ hở của pít-tông, bạn phải giảm CR

   Lưu ý rằng CR ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt và sau đó là mô-men xoắn và công suất đầu ra (Tôi sẽ giữ các ràng buộc như gõ / tự động đánh lửa trong cuộc thảo luận này).

   Crunched một số số cho B: S 2.5:

   Để duy trì độ hở 3,19 mm tại TDC, CR cần giảm từ 13,5 xuống 11,65.

   Đó là mất khoảng 4-5% hiệu quả. Tất cả đều khác, nếu động cơ ban đầu tạo ra 170 mã lực, bạn sẽ phải thực hiện với khoảng 8 con ngựa ít hơn với lỗ khoan tăng.

Bây giờ người ta có thể chống lại sự mất mát dự kiến ​​trong mô-men xoắn với vòng quay cao hơn, dẫn đến câu hỏi thứ hai của bạn.

Có thể có nhiều lý do tại sao các kỹ sư chọn giới hạn bộ đếm vòng quay ở một giá trị nhất định, bao gồm giới hạn vật liệu, yêu cầu về độ tin cậy và (có thể) mối quan tâm xoay vòng. Đó không phải là động lực giữ giới hạn vòng quay trở lại, đó là một thứ khác chỉ được biết đến với Ducati.

Một yếu tố khác là vấn đề "sức mạnh của vật liệu", kết hợp với sự gia tăng trọng lượng của một lỗ khoan lớn hơn.

Các lực đối ứng tại TDC là rất lớn, và chúng là loại lực (căng thẳng) góp phần gây ra mệt mỏi. Lực nén tại BDC là một vấn đề ít hơn nhiều về mặt kết nối ứng suất thanh / pin / piston.

Trọng lượng là một yếu tố rất lớn, bởi vì nếu tôi nhớ lại, vectơ đó được nhân với vectơ RPM bình phương , khi tính toán lực căng trong khu vực chốt pít-tông trong quá trình nghịch đảo TDC. Trong mọi trường hợp, trọng lượng piston là rất quan trọng, nhưng sức mạnh của piston cũng vậy.

Điều đó nói rằng, tôi thề tôi nhớ một động cơ xe đạp Honda pít-tông hình bầu dục đã tăng 20K + RPM, và đó là gần 3 thập kỷ trước. Nhưng tôi không nhớ BxS là quá lớn.

Một yếu tố khác là hình học buồng đốt. @Zaid đã đề cập đến giải phóng mặt bằng piston. Nhưng khi lỗ khoan của bạn phát triển, diện tích bề mặt của buồng đốt cũng vậy, bạn sẽ mất nhiều nhiệt hơn cho các bức tường, làm giảm hiệu quả.

Giảm hành trình cũng làm giảm mô-men xoắn do động cơ tạo ra (lực đánh lửa được tác dụng lên một cánh tay ngắn hơn), làm cho động cơ ít lái hơn ở vòng tua thấp hơn.

Ở tốc độ RPM cao hơn (khoảng 12.000 vòng / phút đối với hầu hết các ứng dụng), thời gian để van đóng mở quá lâu chỉ sử dụng lực căng của lò xo, động cơ cần một giải pháp kỹ thuật cho việc này, do đó, nó làm tăng thêm độ phức tạp và chi phí của động cơ. Điều đó có thể thực hiện được và nó đã được thực hiện, nhưng một động cơ có vòng quay cao sẽ luôn đắt hơn.