МОТОФИЗИКА: ВСЕ, ЧТО НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ О ПОРШНЯХ ВЫСОКОГО СЖАТИЯ 

Увеличение компрессии в двигателе должно быть осознанным решением. Важно сначала понять, какие эффекты оказывает высокая степень сжатия, анатомию поршня с высокой степенью сжатия и какие применения обычно приносят наибольшую пользу. Пол Олесен

Поршни с высокой степенью сжатия - обычное обновление для внедорожников и других мотоциклов, но повышение компрессии не всегда полезно. МХА рассматривает, какие эффекты оказывает более высокое сжатие, разрабатывает поршни с высокой степенью сжатия и какие факторы следует учитывать при рассмотрении вопроса о его добавлении.

Независимо от того, участвуете ли вы в гонках или хотите повысить производительность на трассе, существует множество улучшений производительности, которые следует учитывать, чтобы увеличить мощность вашей машины. Производители поршней, такие как JE Pistons, предлагают поршни с высокой степенью сжатия для многих применений, но есть важные преимущества и недостатки, которые следует учитывать при принятии решения о том, подходит ли поршень с высокой степенью сжатия для вашего применения. Мы рассмотрим, что делает увеличение степени сжатия и какое влияние оно оказывает на двигатель, подробно рассмотрим, как изготавливаются поршни с высокой степенью сжатия, и дадим общий обзор того, какие приложения могут получить выгоду от использования поршня с высокой степенью сжатия.

СУЩЕСТВУЮТ ОГРАНИЧЕНИЯ, КАК МОЖНО СЖАТЬ СМЕСЬ ДО СГОРАНИЯ. ЕСЛИ ТЕМПЕРАТУРА СМЕСИ СЛИШКОМ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ ДО ЗАЖИГАНИЯ СВЕЧИ ЗАЖИГАНИЯ, СМЕСЬ МОЖЕТ АВТОЗАЖИГАТЬСЯ.

Как повышенная степень сжатия влияет на работу двигателя? Чтобы понять, как увеличение степени сжатия влияет на производительность, мы должны начать с понимания того, что происходит с топливно-воздушной смесью на такте сжатия. Во время такта сжатия топливно-воздушная смесь сжимается, и в соответствии с законами термодинамики сжатая смесь увеличивается по температуре и давлению. По сравнению со степенью сжатия топливно-воздушная смесь сжимается сильнее, что приводит к повышению температуры и давления перед сгоранием.

Более высокая степень сжатия, как на этом поршне JE, позволяет успешно сжигать большее количество топливно-воздушной смеси, что в конечном итоге приводит к увеличению мощности, производимой во время рабочего такта.

Детонация и преждевременное зажигание могут привести к резкому повышению давления и температуры в цилиндре, что приведет к повреждению и образованию ямок на головке поршня. Результирующая мощность, которую можно извлечь из процесса сгорания, сильно зависит от температуры и давления топливно-воздушной смеси перед сгоранием. Температура и давление смеси перед сгоранием влияют на пиковое давление в цилиндре во время сгорания, а также на пиковую температуру в цилиндрах. По термодинамическим причинам увеличение пикового давления и температуры в цилиндре во время сгорания приведет к увеличению механического КПД, получению большей работы и увеличению мощности во время рабочего такта. Таким образом, чем больше топливно-воздушная смесь может быть сжата перед сгоранием, тем больше энергии можно из нее извлечь.

Обработка поверхности может защитить головку поршня и кольцевые канавки от возможных повреждений, вызванных высоким давлением и температурой в цилиндре. Покрытие EN JE может увеличить долговечность конструкции дорожки высокого сжатия.

Однако существуют пределы того, насколько смесь может быть сжата перед сжиганием. Если температура смеси слишком сильно повышается перед зажиганием свечи зажигания, смесь может самовоспламеняться, что часто называют предварительным зажиганием. Другое опасное состояние возгорания, которое может возникнуть, называется детонацией. Детонация происходит, когда оставшиеся газы самовоспламеняются после возгорания свечи зажигания. Оба условия создают серьезную механическую нагрузку на двигатель, поскольку давление в цилиндрах намного превышает то, для чего двигатель был разработан, что может повредить компоненты верхнего уровня и отрицательно повлиять на производительность.

ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА НИЗКОЙ СКОРОСТИ, В ЖЕСТКИХ УСЛОВИЯХ ИЛИ С МНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ НА ДВИГАТЕЛЬ МОЖЕТ БЫТЬ ОТРИЦАТЕЛЬНО ВЛИЯНИЕ НА ДВИГАТЕЛЬ ПОРШНЯ С ВЫСОКИМ СЖАТИЕМ СЖАТИЯ.

Теперь, когда есть понимание того, какие изменения происходят во время сгорания для увеличения мощности, мы можем посмотреть, какие еще эффекты эти изменения оказывают на двигатель. Поскольку давление в цилиндре увеличивается, на двигатель оказывается большая нагрузка. Величина вводимого дополнительного напряжения во многом зависит от общей настройки двигателя. Поскольку температура сгорания увеличивается с увеличением степени сжатия, двигатель также должен рассеивать больше тепла. При отсутствии надлежащего управления повышенные температуры могут сократить срок службы топовых компонентов.

Поршни с высокой степенью сжатия увеличивают нагрузку на рабочую структуру двигателя, включая кольца, сам поршень и подшипники верхней части штока.

Часто могут быть внесены дополнительные изменения, чтобы уменьшить побочные эффекты увеличения степени сжатия. Чтобы снизить риск преждевременного воспламенения и детонации, может оказаться полезным использование топлива с более высоким октановым числом, например гоночный газ. Также может помочь изменение события сгорания путем увеличения количества топлива (обогащение смеси) и изменение момента зажигания - подумайте о большем главном и замедлении зажигания. Улучшение системы охлаждения может быть эффективным способом борьбы с дополнительным теплом, выделяемым при сгорании, - подумайте о более крупных радиаторах, масляных радиаторах, водяных насосах Boyesen или крышках радиаторов высокого давления. Оснащение двигателя высокопроизводительной муфтой может помочь уменьшить пробуксовку и износ сцепления, которые могут происходить из-за повышенной мощности - подумайте Хинсон или Реклуз.

Более высокое сжатие обычно достигается за счет увеличения объема купола в сочетании с приподнятыми элементами и глубокими карманами для клапанов, как в случае с этим поршнем JE..

Высоту сжатия также можно увеличить, что увеличит расстояние между центром отверстия под палец и головкой поршня. Давайте кратко рассмотрим, какие соображения следует учитывать при проектировании поршня с высокой степенью сжатия. Обычно поршни с высокой степенью сжатия изготавливаются путем добавления купола к головке поршня, что уменьшает объем зазора в верхней мертвой точке (ВМТ). В некоторых случаях это сложно сделать в зависимости от формы камеры сгорания, размера клапанов или величины подъема клапана. При проектировании купола важно отдать предпочтение гладкой конструкции купола. Гладкие купола предпочтительнее, чем конструкции с более агрессивными ребрами, поскольку последние могут привести к образованию горячих точек на головке поршня, что может привести к преждевременному воспламенению. Другой распространенный вариант конструкции — увеличить расстояние сжатия, то есть расстояние от центра отверстия под поршневой палец до головки поршня. При таком подходе уменьшается зазор между поршнем и головкой.

Слева направо: поршни со степенью сжатия 13.0:1, 13.5:1 и 14.0:1, все для YZ250F. Обратите внимание на различия в объеме и конструкции купола поршня..

Общий обзор того, какие приложения могут получить выгоду от повышения степени сжатия, может быть полезен при оценке того, является ли обновление с высоким уровнем сжатия хорошим выбором для вашей машины. Поскольку увеличение степени сжатия увеличивает мощность и тепловыделение, приложения, которые выигрывают от дополнительной мощности и могут справляться с дополнительным теплом, обеспечивают наиболее значительный прирост производительности. С другой стороны, приложения, в которых мотоцикл движется на низкой скорости, в стесненных условиях или с частым использованием сцепления, могут быть подвержены негативному влиянию  включение поршня высокой степени сжатия. Имейте в виду, что эти утверждения являются обобщениями, и каждый двигатель по-разному реагирует на повышенную степень сжатия.

К счастью, если вы планируете увеличить степень сжатия своего двигателя за счет использования поршня с высокой степенью сжатия, многие конструкции послепродажного обслуживания были протестированы и оптимизированы для конкретных двигателей и октанового числа топлива. Например, большинство производителей поршней предлагают поршни с постепенно увеличивающейся степенью сжатия, так что вы можете включить установку, которая лучше всего подходит для вас. Например, поршни JE с высокой степенью сжатия для внедорожных велосипедов обычно доступны с увеличением степени сжатия 0.5. Если стандартная степень сжатия двигателя составляет 13.0: 1, скорее всего, будут варианты 13.5: 1 и 14.0: 1, чтобы вы могли принять обоснованное решение о том, какая компрессия принесет вам пользу в зависимости от вашей машины и типа езды.

Даже если стандартное сжатие лучше для вашего применения, кованая конструкция, более прочная конструкция юбки и более эффективная конструкция коронки поршней вторичного рынка все равно могут обеспечить улучшенные характеристики и долговечность.

Если производительность достаточна при стандартной степени сжатия двигателя, все равно есть улучшения в эффективности и долговечности, которые могут быть достигнуты с помощью кованого поршня. Кованые поршни имеют более выровненный поток зерен сплава, чем литые, что создает более прочную деталь, более устойчивую к нагрузкам при работе двигателя. Помимо кованого материала, можно улучшить конструкции юбки поршня, чтобы повысить прочность по сравнению со стандартными конструкциями, как, например, конструкции JE FSR. Конструкторы поршней также обычно обращаются к конструкции купола на стандартных поршнях сжатия, используя плавность перепусков клапанов, кромок и других характеристик коронки для улучшения хода пламени, уменьшения горячих точек и, в конечном итоге, повышения эффективности двигателя.

 

Вас также может заинтересовать

Комментарии закрыты.