어떻게 사각형을 넘을 수 있습니까?

보어 / 스트로크 비율에 대한 제한 요소가 무엇인지, 엔진이 더 높은 rpm 및 hp (특히 오토바이)를 검색하는 데 얼마나 사각형을 사용할 수 있는지 궁금합니다 ...

rpm은 약 25m / s의 평균 피스톤 속도에 의해 제한되며 스트로크를 줄이면 피스톤 속도가 낮아 지므로 rpm이 높아집니다. 많은 스포츠 바이크의 b / s 비율은 약 1.6 : 1 ~ 1.8 : 1이며 피스톤 속도는 25m / s 미만입니다. 밸브 스프링이 아마도 rpm의 제한 요소 인 것처럼 보이며 25m / s 미만으로 유지하기 위해 필요한 비율을 높게 설정했기 때문에 제곱 초과 한계에 도달하지 못합니다.

밸브 시스템이이를 치료할 수 있다고 가정하면 (예 : 비 혈관성) 보어 / 스트로크 비율을 제한하는 것은 무엇이며 얼마나 높을 수 있습니까? 내가 찾을 수있는 가장 높은 생산 비율은 2 : 1 (86 x 43 mm)의 Ducati의 Desmosecidi RR입니다. 또한 낮은 스트로크 (25m / s에서 약 17,500rpm), 데스 모 밸브, 기어 구동 캠 및 완벽하게 균형 잡힌 90도 V4에도 불구하고 왜 다른 litrebike와 동일한 14,000ish rpm을 유지했는지 궁금합니다.

(엔진 운동학 관점에서)

보어-스트로크 비율 (B : S)을 늘리면 두 가지 잠재적 영향이 있습니다.

1. 피스톤 간 거리를 줄입니다.

   동일한 피스톤 변위 및 압축비 (CR)를 유지하려면 상사 점 (TDC)에서 피스톤과 헤드 사이의 간격이 작아야합니다. 보어가 클수록 동일한 변위에서 더 작은 스트로크를 의미하기 때문입니다.

   나는 Desmosedici 엔진 (0.25 l)과 비슷한 치수의 단순한 플랫 피스톤을 위해 숫자를 바꿨습니다. 13.5 : 1 CR에서 실린더 헤드와 피스톤 사이의 간격은 3.19mm이므로 Ducatisti 엔지니어는 실제로 게임 할 공간이 많지 않습니다.

   보어-스트로크 비율에 따라 숫자를 더 많이 계산했습니다.

   • B : S 1.6에서 간격이 3.70mm로 상승
   • B : S 2.5에서 클리어런스는 2.75mm로 떨어집니다.

   큰 차이처럼 들리지 않을 수도 있지만 그것이 무엇인지입니다.

   이러한 클리어런스 차이가 툴링 및 제조 비용에 얼마나 큰 영향을 미치는지에 대해서는 언급 할 자격이 없습니다.

2. 피스톤과 헤드 간극을 유지하려면 CR을 줄여야합니다

   CR은 열 효율과 그에 따른 토크 및 출력에 영향을 미칩니다 (이 토론에서는 노크 / 자동 점화와 같은 제약 조건을 유지합니다).

   B : S 2.5에서 일부 숫자를 사용했습니다.

   TDC에서 3.19mm 간격을 유지하려면 CR을 13.5에서 11.65로 떨어 뜨려야합니다.

   약 4-5 %의 효율성 손실입니다. 엔진이 원래 170 마력을 생산한다면, 보어가 증가한 말은 약 8 마리 줄어 듭니다.

이제 더 높은 회전 수로 예상 토크 손실을 방지 할 수 있으며, 이는 두 번째 질문으로 이어집니다.

엔지니어가 재료 계수, 신뢰성 요구 사항 및 로터 역학 문제를 포함하여 회전 카운터를 특정 값으로 제한하는 데는 여러 가지 이유가있을 수 있습니다. 회전 제한을 다시 유지하는 운동학은 아니며 Ducati에게만 알려진 다른 것입니다.

또 다른 요소는 더 큰 보어 피스톤의 무게 증가와 결합 된 "재료의 강도"문제 입니다.

TDC의 왕복 운동력은 엄청 나며 피로에 기여하는 힘의 유형 (장력)입니다. BDC의 압축력은 커넥팅로드 / 핀 / 피스톤 응력 측면에서 훨씬 덜 중요합니다.

제가 기억한다면, TDC 왕복 운동 동안 피스톤 핀 영역의 장력을 계산할 때 그 벡터가 제곱 된 RPM 벡터에 곱해지기 때문에 무게는 큰 요소 입니다. 어쨌든 피스톤 무게는 중요하지만 피스톤 강도도 중요합니다.

즉, 20K + RPM을 회복 한 타원형 피스톤 혼다 자전거 엔진을 기억하며 거의 30 년 전이었습니다. 그러나 나는 BxS가 지나치게 정사각형이라는 것을 기억하지 못한다.

또 다른 요소는 연소실 구조입니다. @Zaid는 이미 피스톤과 헤드 간극을 언급했습니다. 그러나 보어가 커짐에 따라 연소실의 표면적이 커지므로 벽에 더 많은 열이 손실되어 효율이 떨어집니다.

스트로크를 줄이면 엔진에서 발생하는 토크 (점 화력이 더 짧은 암에 가해 짐)가 줄어들어 엔진을 낮은 rpm에서 구동 할 수 없게 만듭니다.

RPM이 높을수록 (대부분의 응용 분야에서 12,000rpm 정도), 스프링 장력만으로 밸브를 열고 닫는 데 걸리는 시간이 너무 길기 때문에 엔진에는 엔지니어링 솔루션이 필요하므로 복잡성과 비용이 추가됩니다. 엔진. 그것은 할 수 있고 끝났지 만, 높은 회전 엔진은 항상 더 가치가 있습니다.