MOTO FYZIKA: VŠE, CO POTŘEBUJETE VĚDĚT O PISTONECH S VYSOKÝM STLAČENÍM 

Zvýšení komprese ve vašem motoru by mělo být informované rozhodnutí. Je důležité nejprve porozumět tomu, jaké účinky má vysoká komprese, anatomii vysokokompresního pístu a jaké aplikace obvykle nejvíce prospívají. Od Paula Olesena

Písty s vysokou kompresí jsou běžným upgradem pro motorky na nečistoty a jiné motocykly, ale narušení komprese není vždy výhodné. MXA se podívá na to, jaké účinky má vyšší komprese, navrhování pístů s vysokou kompresí a jaké faktory je třeba zohlednit při zvažování přidání jednoho.

Ať už závodíte nebo hledáte vyšší výkon na trati, existuje spousta upgradů výkonu, které je třeba zvážit pro zvýšení výkonu vašeho stroje. Výrobci pístů, jako je JE Pistons, nabízejí písty s vysokou kompresí pro mnoho aplikací, ale při rozhodování, zda je píst s vysokou kompresí vhodný pro vaši aplikaci, byste měli vzít v úvahu důležité výhody a nevýhody. Podíváme se na to, co zvyšuje kompresní poměr a jaké to má účinky na motor, podrobně popíšeme, jak se vyrábějí písty s vysokou kompresí, a poskytneme přehled na vysoké úrovni, které aplikace mohou těžit z využití pístu s vysokou kompresí.

KOLIK MŮŽE BÝT STISKNUTÍ PŘED SPALENÍM, MŮŽE BÝT OMEZENO. POKUD SE TEPLOTA SMĚSE PŘÍLIŠ ZVYŠUJE PŘED ZAPALOVÁNÍM SVÍČKY, SMĚS MŮŽE AUTOMATICKY ZAPALOVAT.

Jak zvýšený kompresní poměr ovlivňuje výkon motoru? Abychom pochopili, jak zvýšení kompresního poměru ovlivňuje výkon, musíme začít pochopením toho, co se stane se směsí paliva a vzduchu při kompresním zdvihu. Během kompresního zdvihu je směs paliva a vzduchu stlačena a v důsledku termodynamických zákonů zvyšuje stlačená směs teplotu a tlak. Ve srovnání s kompresí poměru zásob je směs paliva a vzduchu stlačována více, což má za následek zvýšenou teplotu a tlak před událostí spalování.

Vyšší komprese, jako na tomto pístu JE, umožňuje úspěšné spalování většího množství směsi paliva se vzduchem, což v konečném důsledku vede k větší produkci energie během zdvihu.

Detonace a předběžné vznícení mohou zvýšit tlak a teplotu ve válci, což může způsobit poškození a důlky na koruně pístu. Výsledný výkon, který lze získat ze spalování, je silně závislý na teplotě a tlaku směsi palivo/vzduch před spalováním. Teplota a tlak směsi před spalováním ovlivňuje špičkový tlak ve válci během spalování a také špičkovou teplotu ve válci. Z termodynamických důvodů bude mít zvýšení špičkového tlaku ve válci a teploty během spalování za následek zvýšenou mechanickou účinnost, extrakci většího množství práce a zvýšení výkonu během zdvihu motoru. Stručně řečeno, čím více lze směs paliva a vzduchu před spalováním stlačit, tím více energie z ní lze získat.

Povrchové úpravy mohou chránit korunu pístu a drážky kroužku před možným poškozením způsobeným vysokým tlakem a teplotou válce. Pokovování JE JE může zvýšit životnost v závodě s vysokou kompresí.

Existují však limity, do jaké míry lze směs před spalováním stlačit. Pokud se teplota směsi před vypálením zapalovací svíčky příliš zvýší, může se směs automaticky zapálit, což se často označuje jako předzápal. Další škodlivá podmínka spalování, která může nastat, se nazývá detonace. K detonaci dochází, když se zbývající plyny samovolně vznítí po požáru zapalovací svíčky. Obě podmínky kladou na motor silné mechanické namáhání, protože tlaky válců výrazně převyšují to, pro co byl motor navržen, což může poškodit komponenty nejvyšší třídy a negativně ovlivnit výkon.

KDYŽ JE KOLO ZATÍŽENO NÍZKOU RYCHLOSTÍ, V TĚSNÝCH PODMÍNKÁCH NEBO VE VELKÉ SPOUŠTĚ SPOJKY, MŮŽE NA MOTOR NEGATIVNĚ DOPADAT INCORPORACE VYSOKOTLAKÉHO PÍSTU.

Nyní, když chápeme, jaké změny nastávají během spalování, aby se zvýšil výkon, můžeme se podívat na to, jaké další účinky mají tyto změny na motor. Jelikož je tlak ve válcích zvýšen, je motor více namáhán. Množství dodatečného namáhání, které je zavedeno, do značné míry závisí na celkovém nastavení motoru. Protože se spalovací teploty zvyšují se zvýšeným kompresním poměrem, musí motor také odvádět více tepla. Pokud není adekvátně spravováno, mohou zvýšené teploty snížit životnost komponentů nejvyšší třídy.

Písty s vysokou kompresí zvyšují zatížení pracovní konstrukce motoru, včetně kroužků, samotného pístu a ložisek tyče horního konce.

Často lze provést další úpravy, které pomohou zmírnit vedlejší účinky zvýšení kompresního poměru. Aby se snížilo riziko předzápalu a detonace, může být výhodné použít palivo s vyšším oktanovým číslem - pomyslete na závodní plyn. Rovněž může pomoci změnit událost spalování zvýšením množství paliva (obohacením směsi) a změnou časování zapalování - myslet na větší hlavní a zpomalit zapalování. Zlepšení chladicího systému může být účinným způsobem, jak bojovat s dodatečným teplem generovaným spalovací událostí - myslete na větší radiátory, chladiče oleje, vodní čerpadla Boyesen nebo vysokotlaké víčka radiátorů. Vybavení motoru vysoce výkonnou spojkou může pomoci snížit prokluz a opotřebení spojky, ke kterému může dojít v důsledku zvýšeného výkonu - myslí si Hinson nebo Rekluse.

Vyšší komprese se běžně dosahuje zvýšením objemu kopule v kombinaci se zvýšenými prvky a hlubokými kapsami ventilů, jako u tohoto pístu JE.

Výška komprese může být také zvýšena, čímž se zvětší vzdálenost mezi středem vrtání čepu a korunou pístu. Pojďme se rychle podívat na to, co je třeba vzít v úvahu při navrhování pístu s vysokou kompresí. Písty s vysokou kompresí se obvykle vyrábějí přidáním kupolového objemu ke koruně pístu, což snižuje objem vůle v horní úvrati (TDC). V některých případech je to obtížné v závislosti na tvaru spalovací komory, velikosti ventilů nebo velikosti zdvihu ventilů. Při navrhování kopule je nezbytné zvolit hladké provedení kopule. Hladké kopule, na rozdíl od agresivněji rýhovaných konstrukcí, jsou preferovány, protože ty mohou mít za následek horká místa na koruně pístu, což může vést k předběžnému vznícení. Další běžnou konstrukční možností je zvětšení kompresní vzdálenosti, což je vzdálenost od středu vrtání zápěstního čepu ke koruně pístu. Při tomto přístupu je zmenšena vůle mezi pístem a hlavou.

Zleva doprava: písty s kompresním poměrem 13.0:1, 13.5:1 a 14.0:1, vše pro YZ250F. Všimněte si rozdílů v objemu a designu kopule pístu.

Přehled na vysoké úrovni, které aplikace mohou těžit ze zvýšeného kompresního poměru, mohou být užitečné při hodnocení, zda je upgrade s vysokou kompresí pro váš stroj dobrou volbou. Protože zvýšení kompresního poměru zvyšuje výkon a tepelný výkon, aplikace, které těží z dodatečného výkonu a dokážou si poradit s dalším teplem, realizují nejvýznamnější zvýšení výkonu. Na druhou stranu, aplikace, kde je motocykl provozován při nízké rychlosti, v těsných podmínkách nebo při velkém použití spojky, mohou být negativně ovlivněny  zabudování pístu s vysokou kompresí. Mějte na paměti, že tato prohlášení jsou zevšeobecněním a každý motor reaguje odlišně na zvýšené kompresní poměry.

Naštěstí, pokud uvažujete o zvýšení kompresního poměru motoru pomocí pístu s vysokou kompresí, bylo testováno a optimalizováno mnoho návrhů náhradních dílů pro konkrétní motory a oktanové číslo paliva. Například většina výrobců pístů nabízí písty s postupně se zvyšujícími kompresními poměry, takže můžete začlenit nastavení, které vám nejlépe vyhovuje. Například písty JE s vysokou kompresí pro terénní kola jsou běžně dostupné ve zvýšení kompresního poměru 0.5. Pokud je poměr komprese základního oleje motoru 13.0: 1, s největší pravděpodobností budou k dispozici možnosti 13.5: 1 a 14.0: 1, abyste mohli na základě vašeho stroje a typu jízdy učinit informované rozhodnutí o tom, jak velká komprese vám prospěje.

I když je komprese materiálu pro vaši aplikaci lepší, kovaná konstrukce, silnější design sukně a efektivnější návrhy korun pístů s náhradními díly mohou stále poskytovat lepší výkon a trvanlivost.

Pokud je výkon dostatečný při kompresním poměru základního motoru, stále existuje zlepšení v účinnosti a životnosti, které lze dosáhnout pomocí kovaného pístu. Kované písty mají lépe vyrovnaný tok slitinových zrn než lité písty, což vytváří silnější část odolnější vůči namáhání provozem motoru. Kromě kovaného materiálu lze provést vylepšení stylů pístových sukní, aby se zvýšila pevnost oproti vzorům pažby, například u vzorů JE FSR. Návrháři pístů se také běžně zabývají designem kopule na pístech pažby, přičemž využívají plynulost napříč odlehčením ventilů, hranami a dalšími vlastnostmi korunky pro zlepšení pohybu plamene, snížení horkých míst a nakonec zvýšení účinnosti motoru.