Високопроизводителни аспирирани двигатели – част 1/3

Високопроизводителни аспирирани двигатели – част 1/3
Високопроизводителни аспирирани двигатели – част 1/3
Anonim
Благодарение на формата на буталата, двигателите HEMI позволяват превъзходна производителност

Въпреки че в днешно време се говори много за намаляване на обема на двигателите, т.е. по-малки двигатели със система за директно впръскване и турбокомпресор, двигателите с атмосферно пълнене все още са интересни опции поради по-ниската цена на конструкцията

В този брой започваме поредица от статии за основните стратегии и промените, направени от производителите за извличане на максимален въртящ момент и мощност от двигателя, както в последните, така и в по-старите модели.

Мотори от миналото

Когато говорим за двигател с висока производителност, много хора веднага си представят американските мускулни автомобили от 60-те и 70-те години на миналия век, с големи V8 двигатели и много въртящ момент. За други шестцилиндровите двигатели, монтирани върху олекотени каросерии, са най-добрият спортен дух. Както ще видим по-долу, не е възможно да бъдем крайни за нито една от двете страни. Марки от различни страни търсят различни функции в своите модели, за да отговорят на очакванията на различните потребители.

Традиционно трите големи северноамерикански автомобилни производители (Ford, GM и Chrysler), както в родната си страна, така и в техните филиали по света, са известни с това, че от дните на карбураторите приемат двигатели с голям работен обем, за да постигнат високи мощност и, почти винаги, тези двигатели имат два клапана на цилиндър и конвенционални горни разпределителни валове.

Двигателят на Ferrari 250 GTO от 1962 г. е трилитров V12, задвижван от шест карбуратора

Chrysler успя да заобиколи този проблем чрез редизайн на повърхността на буталото. Така буталата на някои двигатели започнаха да имат заоблена или полусферична глава. В резултат на това сместа претърпява по-голяма турбуленция, когато достигне горивната камера, като става по-хомогенна. Запалителните свещи бяха преместени в центъра на цилиндъра, запалвайки сместа по-бързо.

Германските, френските и английските марки като цяло обикновено оборудват по-голямата част от своите модели с двигатели с компресор, особено тези с шест или повече цилиндъра, и е трудно да се намерят осемцилиндрови двигатели с естествено пълнене, освен в седани, които целят повече комфорт, а не спорт.

Като пример, Porsche наскоро пусна версията от 2011 г. на 911 GT3, която, въпреки че има атмосферен четирилитров шестцилиндров боксер двигател, генерира 500 конски сили благодарение на променлив всмукателен колектор и леки компоненти като напр. бутала и биели.

Двигателят на Ferrari 250 GTO от 1962 г. е трилитров V12, задвижван от шест карбуратора

Италианците имат навика да прилагат двигатели с малък обем, дори в супер спортни коли. Можем да споменем като пример Ferrari 250 GTO, смятан за първия супер спортен автомобил на марката, който излезе от завода с трилитров V12 двигател. Горивната система се състоеше от няколко карбуратора с двойно тяло, така че всеки карбуратор захранваше два цилиндъра, както в случая на това Ferrari, докато изпускателната система беше възможно най-свободна, без преувеличени извивки.

Японските марки, от друга страна, прибягват до блокове с малък обем, давайки приоритет на мощността при високи обороти, а не на въртящия момент при ниски обороти. Като цяло, тези двигатели са конструирани с четири клапана на цилиндър, променливо газоразпределение. Toyota Celica и Honda S2000 са ясни примери за тези характеристики, тъй като и двете имат четирицилиндрови двигатели с 16 клапана с променливо газоразпределение с малък обем (1.8 и 2,0 литра, съответно), но има максимална мощност над осем хиляди оборота.

„Настроени“компоненти

Преди няколко години беше доста обичайно да се намерят механици, специализирани в „тунинг на двигатели“.

Тези професионалисти получаваха колите на клиентите си, често директно от представителствата и вече знаейки, че поради производствените техники на времето, двигателите напускат поточните линии с малко по-ниска от максималната възможна мощност, те направиха промени към главата на цилиндъра, каналите и клапаните, коригиране на ъгли и премахване на неравности, в допълнение към повторното регулиране на карбуратора. С това беше възможно да се получат печалби от пет или десет конски сили и около килограм сила на въртящия момент. Често тези специалисти са работили няколко години в състезания като Stock Car или в техническия отдел на автомобилните производители и поради тази причина са имали познания за основните моменти в двигателя, които могат да бъдат коригирани, така че цялата мощност да бъде извлечени от двигателя, запазвайки оригиналността на автомобила.

С течение на времето производствените техники се развиха и това накара двигателите да напуснат фабриката с все по-малки и по-малки толеранси, ограничавайки промените.

Съотношение щрих x диаметър

Една от основните зависимости в двигателя е тази, установена между диаметъра на цилиндъра и хода на коляновия вал, защото в зависимост от нея е възможно да се даде приоритет на въртящия момент или мощността. Това е така, защото има три възможни конфигурации:

- Когато диаметърът на цилиндъра е по-малък от хода на коляновия вал, двигателят се счита за подквадратен. В тази ситуация, тъй като буталото прекарва повече време, прилагайки сила към коляновия вал, въртящият момент ще се появи при по-ниски обороти в минута и при по-високи нива. Отрицателна точка на тази конфигурация е, че точно защото буталото се натиска надолу за по-дълго, така че интензитетът на включените натоварвания се увеличава в същата пропорция като въртенето, те в крайна сметка „анулират“част от генерирания въртящ момент.Друг недостатък е, че те изискват подсилени компоненти, което означава по-големи и по-тежки компоненти. Поради тази причина дизеловите двигатели или двигателите с голям обем рядко надвишават пет хиляди оборота.

- Когато диаметърът на цилиндъра е по-голям от хода на коляновия вал, ние считаме, че двигателят е прекалено квадратен. Тъй като областта на прилагане на силата на горене ще бъде по-голяма, работата по натискане на цилиндъра ще изисква по-малко енергия и ще се извършва по-бързо, увеличавайки освободената мощност.

Въпреки че жертва въртящия момент, намалявайки интензивността или го карайки да се появява при по-високи обороти, този тип конфигурация е показана за двигатели с малък обем, където са желани много високи нива на мощност. Сегашните двигатели от Формула 1, например, когато се тестват в лаборатория, достигат 22 хиляди оборота и са в състояние да генерират почти 1000 к.с. Струва си да припомним, че говорим за V8 двигатели с 2.4 l, с приблизително 90 x 40 mm (диаметър x ход).

Оборудван с променливо газоразпределение, двигателят 2ZZ-GE 2.0 16V на Toyota достига 8500 об./мин

- Когато отворът и ходът са еднакви, двигателят се нарича квадратен. В тези случаи двигателят успява да има балансирана производителност между въртящ момент и мощност при междинни обороти (между 2000 и 4000 об/мин). Автомобилните производители рядко проектират двигатели в тази конфигурация, като по-често се работи над или под това съотношение, в зависимост от желаните характеристики.

Важността на момента на запалване

Точката на запалване има огромно влияние върху процеса на изгаряне на горивото и следователно върху производството на електроенергия.

Както всички знаете. при теоретичен цикъл на Ото сместа въздух/гориво се пропуска и когато буталото достигне PMI, входящият(ите) клапан(и) се затваря(т) и цикълът на компресия започва. При достигане на TDC запалителната искра се запалва, запалвайки сместа в камерата.

Това е идеалният теоретичен цикъл и поради тази причина няма двигател, който да работи винаги при тези условия. Системата за запалване е почти винаги настроена да освобождава искрата между 9° и 15° преди TDC, на празен ход, достигайки 40° при ускоряване.

Ако искрата се появи по-рано, можем да получим усилване на мощността, тъй като сместа ще има повече време да се запали. Ако времето за запалване е твърде рано, това може да причини ниска ефективност или преддетонация (когато се появи искра, някои точки в горивната камера започват да се запалват преди останалите), ако температурата в камерата е твърде ниска или твърде висока. йени

В следващия брой ще опишем подробно други фактори, които влияят върху мощността на двигателя.

Популярна тема