fbpx
A password will be e-mailed to you.

Dla efektów działania układu korbowego istotne są nie tylko liczba i przesunięcie wykorbień, ale również stosunek średnicy cylindra do skoku tłoka.

Budowa układu korbowego decyduje między innymi o tym, jakie rozmiary będzie miał silnik i jakiego rodzaju drgania będzie generował. Trzeba jednak pamiętać, że w geometrii układu korbowego tkwi również wskazówka dotycząca charakterystyki jednostki napędowej. Na etapie projektowania konstruktorzy mogą określić, czy silnik będzie mniej lub bardziej elastyczny, czy jego domeną będą wysoka moc jednostkowa i szybkobieżność, czy moment obrotowy i duża zdolność pokonywania obciążeń. Ich narzędziem w decydowaniu o takich właśnie cechach są średnica cylindra (tłoka) i skok tłoka. Okazuje się bowiem, że stosunek tych dwóch wielkości jest niezwykle istotny dla zachowań jednostki napędowej. W praktyce znaczenie ma każdy milimetr, w grę wchodzi bowiem zmiana długości ramienia, na którym działają siły gazowe powstające przy wybuchu mieszanki paliwowo-powietrznej w komorze spalania oraz zmiany rozkładu mas, które muszą poruszyć.


REKLAMA

Łyk matematyki

W zależności od wyniku, jaki daje stosunek średnicy cylindra do długości skoku tłoka przyjęto uniwersalne określenia, które od razu pozwalają się zorientować, z jakiego rodzaju konstrukcją mamy do czynienia. Jeśli średnica cylindra jest równa skokowi tłoka, mówimy o silniku „kwadratowym”. Iloraz wynosi wówczas 1 (na przykład 80 mm /80 mm to 80:80 = 1). Jeśli średnica cylindra jest większa od skoku tłoka, mówimy o silniku nadkwadratowym, bo iloraz jest wówczas wyższy od jedności (na przykład 100 mm / 80 mm to 100: 80 = 1,25). Gdy średnica cylindra jest mniejsza od skoku tłoka, to iloraz jest mniejszy niż 1 i mówimy wówczas o silniku podkwadratowym (na przykład 80 mm / 100 mm to 80: 100 = 0,8). Tak wygląda to według powszechnie przyjętej zasady, obowiązującej w Europie, Ameryce Północnej, Azji i Australii. Tylko w nielicznych krajach, między innymi w Finlandii, obowiązuje zasada odwrotna – oblicza się stosunek skoku tłoka do średnicy cylindra.

Kwadratura silnika

W praktyce uważa się za silniki „kwadratowe” wszystkie jednostki napędowe, w których stosunek średnicy cylindra do skoku tłoka wynosi od 0,95 do 1,04. Dla tego typu konstrukcji przyjmuje się, że są one zrównoważone pod względem elastyczności i szybkobieżności. W ich charakterystyce nie ma cech dominujących, tworzonych przez wymiary średnicy cylindra i skoku tłoka. Zupełnie inaczej wygląda to, gdy mamy do czynienia z układem nadkwadratowym. Gdy wzrasta średnica cylindra, a zmniejsza się skok tłoka, można łatwiej zwiększać liczbę i średnicę zaworów. Zmniejszają się opory związane z tarciem, bo tłok pokonuje krótszą drogę w cylindrze. Na dodatek większa jest czynna powierzchnia robocza tłoka, na którą działają siły gazowe.

Te siły działają jednak na krótszym ramieniu i zdolność silnika do pokonywania obciążeń jest mniejsza. Przy zachowaniu tych samych parametrów silnika konstrukcja krótkoskokowa zyska na szybkobieżności, ale generować będzie niższy moment obrotowy. Taki silnik w praktyce, przyjmując duże uproszczenie, jest mniej elastyczny, za to osiąga wyższe obroty i wyższą moc jednostkową, co przekłada się na większą prędkość maksymalną. Gdy w silniku podkwadratowym maleje średnica cylindra, a wydłuża się skok tłoka, trzeba zmniejszać średnicę zaworów albo nawet redukować ich liczbę. Zwiększają się opory tarcia, bo tłok pokonuje w cylindrze dłuższą drogę. Siły gazowe mają do dyspozycji mniejszą powierzchnię czynną tłoka, ale działają na dłuższym ramieniu i silnik ma większą zdolność pokonywania obciążeń.


REKLAMA



REKLAMA


W praktyce, przy zachowaniu porównywalności innych parametrów jednostki napędowej, skutkuje to wyższym momentem obrotowym. Poprawia się elastyczność, pogarsza zaś szybkobieżność. Jeśli znowu zastosujemy spore uproszczenie, można powiedzieć, że długoskokowa jednostka napędowa sprzyja lepszym przyspieszeniom, a pod względem osiąganej prędkości maksymalnej przegrywa z silnikiem krótkoskokowym.

Różnice w budowie

Łatwo zauważyć, że zmiana geometrii układu korbowego niesie ze sobą nie tylko różnice w dynamice silników. Skutki widoczne są także w budowie jednostki napędowej. W układzie krótkoskokowym (nadkwadratowym) blok cylindrów będzie niższy i szerszy. Szersza będzie również głowica. W układzie długoskokowym (podkwadratowym) sytuacja się odwróci. Blok cylindrów będzie wyższy i węższy, węższa będzie również głowica. Różnice pojawią się w budowie rozrządu, a konkretnie układów zaworowych, ingerować trzeba w rozmiary łożysk, układ zasilania, układ wydechowy. Wystarczy, że konstruktor zmieni stosunek średnicy cylindra do skoku tłoka, a tak wiele elementów silnika trzeba projektować od nowa. Aż trudno uwierzyć, że kilka milimetrów może decydować o budowie i charakterystyce silnika, a w konsekwencji także o charakterze całego motocykla.

KOMENTARZE

REKLAMA