Вы плануеце павялічыць аб'ём рухавіка з 2,0 літра да 2,3 літра. Вы ўжо разлічылі дыяметр цыліндру і ход поршня, але большасць вытворцаў не ўлічваюць: вашы клапаны павінны адпавядаць дадатковаму аб'ёму. Большаму цыліндру патрабуецца больш паветра, і калі вашы ўпускныя клапаны не могуць забяспечыць дастатковую прапускную здольнасць, вы губляеце магутнасць.
У гэтым кіраўніцтве тлумачыцца, як разлічыць аб'ём рухавіка, розніца паміж павелічэннем дыяметра цыліндру і ходу цыліндраў, а таксама важнасць кампанентаў клапаннага механізму пры змене аб'ёму.
Як разлічыць аб'ём рухавіка
Аб'ём рухавіка — гэта агульны аб'ём, які перамяшчаюцца ўсімі поршнямі за адзін поўны цыкл. Формула простая:
Аб'ём аднаго цыліндру = π × Дыяметр цыліндру² × Ход поршня / 4
Агульны аб'ём = адзін цыліндр × колькасць цыліндраў
Дзе:
Дыяметр цыліндру (D) = дыяметр цыліндру ў мм або цалях
Ход поршня (S) = адлегласць ходу поршня ў мм або цалях
π = 3,14159
Прыклад разліку
Давайце разлічым рухавік Honda K20A:
Дыяметр цыліндра: 86,0 мм
Ход поршня: 86,0 мм
Цыліндры: 4
Аднацыліндравы = 3,14159 × (86,0)² × 86,0 / 4 = 499,5 куб.см
Агульны аб'ём = 499,5 куб.см × 4 = 1998 куб.см = 2,0 л
Дыяметр цыліндру супраць ходу поршня: два спосабы павелічэння аб'ёму
Калі вам патрэбен большы аб'ём, у вас ёсць два варыянты: павялічыць дыяметр цыліндру або павялічыць ход поршня. Кожны падыход па-рознаму ўплывае на характарыстыкі рухавіка.
Павелічэнне дыяметра цыліндру (рухавік звышквадратнага памеру)
Расточванне цыліндраў дае больш шырокую камеру згарання. Выкарыстоўваючы наш прыклад K20A, павелічэнне дыяметра цыліндра з 86 мм да 90 мм пры захаванні ходу цыліндраў 86 мм дае новы аб'ём рухавіка 2190 куб.см (2,2 л). Больш шырокі дыяметр цыліндра дазваляе выкарыстоўваць большыя клапаны для лепшага паветранага патоку на высокіх абаротах, а меншая адлегласць полымя прыводзіць да больш поўнага згарання.
Аднак большыя поршні дадаюць зваротна-паступальную вагу, што абмяжоўвае максімальныя абароты. Расточванне таксама пакідае танчэйшыя сценкі цыліндраў, што можа пагоршыць трываласць канструкцыі. Шырэйшая камера згарання павялічвае рызыку дэтанацыі, і, самае галоўнае, павялічаны дыяметр цыліндру патрабуе большых клапанаў для задавальнення патрабаванняў па патоку паветра — выкарыстанне клапанаў стандартнага памеру марнуе павелічэнне аб'ёму.
Павелічэнне ходу цыліндраў (рухавік з падвойнай плошчай)
Падаўжэнне ходу азначае, што поршань перамяшчаецца далей за кожны цыкл. Павелічэнне ходу з 86 мм да 94 мм пры захаванні дыяметра цыліндру 86 мм дае аб'ём 2185 куб.см (2,2 л) — амаль такі ж аб'ём, як і пры растручванні, але з іншымі характарыстыкамі. Больш доўгі ход стварае лепшы крутоўны момант на нізкіх абаротах і больш эфектыўнае згаранне, дазваляючы пры гэтым выкарыстоўваць стандартны памер цыліндру.
Недахопы звязаны з механічнай нагрузкай і канструкцыяй. Больш высокая хуткасць поршня абмяжоўвае максімальна бяспечныя абароты, і вам спатрэбіцца альбо больш высокі блок рухавіка, альбо мадыфікаваны каленчаты вал. Нават пры большым ходзе цыліндраў правільныя фазы газаразмеркавання і якасныя кампаненты газаразмеркавання застаюцца неабходнымі для павелічэння аб'ёму.
Суадносіны дыяметра цыліндру і ходу поршня
Суадносіны дыяметра цыліндру і ходу цыліндраў паказвае тып рухавіка:
Суадноснае стаўленне = дыяметр цыліндру / ход поршня
Больш за 1,0 (Oversquare): Высокаабаротныя рухавікі
Роўна 1,0 (квадрат): збалансаваны дызайн
Менш за 1.0 (Undersquare): Рухавікі з арыентацыяй на крутоўны момант
Чаму памер клапана мае значэнне пры павелічэнні аб'ёму
Вось што многія канструктары не ўлічваюць: калі павялічыць аб'ём на 15%, кожны цыліндр павінен удыхаць на 15% больш паветра за цыкл. Калі вашы клапаны застануцца таго ж памеру, яны стануць вузкім месцам.
Праблема паветранага патоку
Пры 6000 абаротаў у хвіліну 4-тактны рухавік выконвае 3000 цыклаў упускання ў хвіліну — гэта 50 цыклаў упускання ў секунду на цыліндр. Пры павелічэнні аб'ёму без мадэрнізацыі клапанаў хуткасць паветра праз адтуліну клапана значна павялічваецца, ствараючы турбулентнасць вакол галоўкі клапана, якая памяншае эфектыўную плошчу патоку.
Павелічэнне трэння ад больш хуткага паветра павышае тэмпературу ўсмоктвальнага паветра, зніжаючы шчыльнасць напаўнення. Пры высокіх абаротах аб'ёмная эфектыўнасць падае, бо клапаны не могуць падаць дастатковую колькасць паветра для запаўнення большых цыліндраў. Вынік: страта магутнасці, нягледзячы на большы аб'ём, які вы заплацілі за ўбудаванне ў рухавік.
Рэкамендацыі па памеры клапанаў
Агульнае правіла: дыяметр упускнога клапана павінен складаць прыблізна 38-42% ад дыяметра адтуліны, а дыяметр выпускнога клапана — 32-36% ад дыяметра адтуліны.
Для адтуліны 86 мм:
Упускны клапан: 33-36 мм
Выпускны клапан: 28-31 мм
Для адтуліны 90 мм (пасля расточвання):
Упускны клапан: 34-38 мм
Выпускны клапан: 29-32 мм
Кіраванне цяплом у рухавіках большага аб'ёму
Большы аб'ём азначае большы расход паліва за цыкл, што азначае большы нагрэў. Найбольш моцна гэта адчуваецца на выпускных клапанах, іх тэмпература ў нармальным рэжыме працы дасягае 800-900°C. Пры павелічэнні аб'ёму тэмпература выхлапных газаў можа падняцца яшчэ на 50-80°C.
Стандартныя клапаны з нержавеючай сталі пачынаюць губляць трываласць пры тэмпературы вышэй за 850°C. Галоўка клапана можа дэфармавацца, шток можа расцягвацца, а ўшчыльняльная паверхня пагаршаецца. Менавіта тут якасць матэрыялу становіцца вырашальнай.
Рашэнні TOPU Valve для мадэрнізацыі аб'ёму
Калі вы ўкладваеце сродкі ў рамонт машыны для павелічэння аб'ёму цыліндраў, выкарыстанне якасных кампанентаў газаразмеркавальнага механізму не з'яўляецца абавязковым — гэта неабходна для таго, каб атрымаць прырост прадукцыйнасці, за які вы плаціце.
Высокапрадукцыйныя клапаны рухавіка
TOPU вырабляе клапаны, спецыяльна распрацаваныя для павелічэння аб'ёму цыліндраў і павышэння патрабаванняў да прадукцыйнасці. Упускныя клапаны выраблены з высокатрывалай нержавеючай сталі 21-4N або 21-2N з тэмпературным рэйтынгам да 850°C. Гэтыя клапаны маюць аптымізаваны профіль галоўкі для паляпшэння патоку і даступныя ў павялічаных дыяметрах, каб адпавядаць рухавікам з расточанымі цыліндрамі.
Для выпускных клапанаў TOPU выкарыстоўвае нікелевы сплаў Inconel 751 або Nimonic 80A, які можа вытрымліваць тэмпературу да 1000°C. Гэтыя матэрыялы забяспечваюць выдатную цеплаправоднасць і ўстойлівыя да дэфармацыі нават пры працяглым высокім награванні. Толькі дзякуючы мадэрнізацыі матэрыялу рабочыя тэмпературы на 30-50°C ніжэйшыя ў параўнанні са стандартнымі клапанамі, што азначае больш працяглы тэрмін службы і захаванне прадукцыйнасці ва ўсім дыяпазоне працоўнай магутнасці рухавіка.
Дакладныя штурхачы клапанаў
Павелічэнне аб'ёму клапанаў часта патрабуе больш жорсткіх спружын клапанаў для кіравання клапанамі пры больш высокіх абаротах. Гэта стварае большую нагрузку на штурхачы (кампенсатары). Зношаныя або неадэкватныя штурхачы выклікаюць памылкі фаз газаразмеркавання, якія марнуюць павелічэнне аб'ёму.
Штурхачы TOPU выраблены з легаванай сталі 20CrMo з цэментаванай і азотаванай паверхняй, якая дасягае цвёрдасці HRC 58-62. Кантактныя паверхні дакладна адшліфаваны да Ra 0,1 мкм для стабільнай працы. Варыянт пакрыцця DLC яшчэ больш зніжае трэнне для высокапрадукцыйных прыкладанняў. Папулярныя прымянення ўключаюць серыю TP31 для рухавікоў Toyota і Lexus, такіх як 2GR-FE 3,5L V6, серыю TP24 для рухавікоў Mercedes-Benz M112 і M113 V6/V8, а таксама серыю TP18 для рухавікоў Volkswagen і Audi EA888 2.0T.
Калі трэба мадэрнізаваць кампаненты клапаннага механізму
Пры павелічэнні аб'ёму на 10% або больш варта разгледзець магчымасць мадэрнізацыі клапаннага механізму, бо патрабаванні да паветранага патоку павялічваюцца прапарцыйна. Павышэнне ліміту абаротаў патрабуе лепшага кіравання клапанамі для прадухілення іх плавання, а даданне прымусовай індукцыі павялічвае як ціск у цыліндры, так і нагрэў.
Калі вы будуеце рухавік для спаборніцтваў, надзейнасць у стрэсавых умовах патрабуе якасных дэталяў, якія не выйдуць з ладу на мяжы. Плаванне клапанаў — калі клапаны не адпавядаюць профілю кулачка пры высокіх абаротах — з'яўляецца відавочнай прыкметай таго, што існуючыя кампаненты не адпавядаюць патрабаванням вашага рухавіка.
Выбар правільных кампанентаў
TOPU аказвае тэхнічную падтрымку, каб дапамагчы вам выбраць адпаведныя кампаненты для вашай зборкі. Каб атрымаць дакладныя рэкамендацыі, вам трэба будзе падаць інфармацыю пра мадэль і код вашага рухавіка, бягучы і мэтавы аб'ём рухавіка, меркаваныя максімальныя абароты, тып рухавіка — атмасферны ці з прымусовай індукцыяй, а таксама пра ваша прымяненне — няхай гэта будзе язда па вуліцы, выкарыстанне на трасе ці спаборніцтвы.
Маючы гэтую інфармацыю, інжынеры TOPU могуць парэкамендаваць правільныя памеры і матэрыялы клапанаў у адпаведнасці з вашымі канкрэтнымі патрэбамі, адпаведныя характарыстыкі штурхачоў, якія адпавядаюць ціску вашых спружын і профілю кулачка, патрабаванні да спружын клапанаў для кіравання клапанамі ва ўсім дыяпазоне абаротаў, а таксама любыя дадатковыя кампаненты, неабходныя для правільнай камплектацыі сістэмы гідраўлічнага механізму.
Выснова
Разлік аб'ёму рухавіка нескладаны, але для стварэння надзейнага высокапрадукцыйнага рухавіка неабходна разумець, як усе кампаненты працуюць разам. Пры павелічэнні аб'ёму рухавік павінен адпавядаць павелічэнню патрабаванняў да паветранага патоку і цеплавых нагрузак.
Выкарыстанне якасных кампанентаў з самага пачатку — клапанаў правільнага памеру з адпаведных матэрыялаў, дакладных штурхачоў і падабраных дэталяў клапаннага механізму — гарантуе, што павелічэнне аб'ёму прывядзе да рэальнага павышэння прадукцыйнасці, а не толькі да павелічэння лічбаў на паперы.
Скарыстайцеся калькулятарам, каб вызначыць аб'ём рухавіка, а затым звярніцеся ў TOPU, каб атрымаць рэкамендацыі па кампанентах, якія адпавядаюць вашай мадэлі.