|
Πολύστροφα μοτέρ
Με αφορμή το άλλο θρέντ για το GTR E46 , σκέφτηκα να γράψω ένα μακρινάρι όσον αφορά το γιατί και ποιές είναι οι βασικές αρχές ώστε ένα μοτέρ να δύναται να "στροφάρει" ...
Τι χρειάζεται λοιπόν να κάνω για να φτιάξω ένα μοτέρ που να στροφάρει ΠΟΛΥ ???
Κατ'αρχάς όταν μιλάμε για "στροφές / λεπτο" - "rpm" εννούμε τις rpm του στροφάλου.
Όταν λοιπόν ο στρόφαλος γυρνάει με "x" rpm ή "x/60" rps (στροφές το δευτερόλεπτο) με τη σειρά του ανεβοκατεβάζει (παλλινδρομμεί) τα έμβολα. Τα έμβολα άρα αποκτούν μια γραμμική ταχύτητα "U" , η οποία συνδέεται ΓΡΑΜΜΙΚΑ με τη περιστροφή του στροφάλου
συγκεκριμένα σε κάθε περιστροφή του στροφάλου το έμβολο (και άρα το πιστόνι) διανύει απόσταση ίση με ΔΥΟ ΦΟΡΕΣ τη διαδρομή του μοτέρ = stroke=s (που είναι 2 φορές το μήκος της μπιέλας) .
Άρα αν γυρνάει με x/60 rps o στρόφαλος , το πιστόνι διανύει απόσταση 2*s/1000 m σε χρόνο 1/x/60=60/x sec
άρα η γραμμική ταχύτητα του πιστονιού είναι
U= (2*s/1000)/(60/x) m/sec = 2*s*x/60000 = s*x/30000 m/sec
Άρα όσο μεγαλύτερη είναι η διαδρομή τόσο μεγαλύτερη είναι η ΓΡΑΜΜΙΚΗ ταχύτητα των εμβόλων (και άρα και των πιστονιών) για δεδομένη περιστροφή του στροφάλου.
Συγκεκριμένα π.χ.
στις 8000 rpm για διαδρομή 91mm η γραμμική ταχύτητα του εμβόλου είναι
U = 91 * 8000 / 30000 = 24,27 m/sec ... (σας θυμίζει κάτι ???)
αν κάνω τη διαδρομή 75.2 mm η γραμμική ταχύτητα εμβόλου στις 8400 θα είναι
U=75.2 * 8400 / 30000 = 21 m/sec (σας θυμίζει κάτι ???)
Mε το που μέιωσα τη διαδρομή μειώθηκε η γραμμική ταχύτητα (ακόμα και σε παραπάνω στροφές έχω μικρότερη ταχύτητα εμβολου)
Δηλαδή όσο ΜΕΙΩΝΩ τη διαδρομή τόσο ΜΕΙΩΝΩ τη γραμμική ταχύτητα του εμβόλου ...
Αυτό είναι ΠΟΛΥ καλό γιατί έτσι μειώνω τριβές - απώλειες - θερμοκρασίες - φθορές κλπ κλπ ....
Άρα καλό είναι για να στροφάρω ΠΟΛΥ να έχω ΜΙΚΡΗ ΔΙΑΔΡΟΜΗ ... (βλ. υπερτετράγωνα μοτέρ ... )
Το πρόβλημα όμως μόλις ξεκίνησε .... ΔΥΣΤΥΧΩΣ ο κυβισμός εξαρτάται από τη διαδρομή ... (χοντρικά για κάθε κύλινδρο ο κυβισμός ισούται με την επιφάνεια του κυλίνδρου -π*bore^2/4- επί τη διαδρομή stroke ...) άρα αν ΑΠΛΑ πάρω ένα μοτέρ και ΜΕΙΩΣΩ τη διαδρομή ναι μεν θα μπορεί να στροφάρει ψηλότερα πιο εύκολα ... θα χάσει όμως κυβισμό και άρα θα χάσει ισχύ ...
Θα πει τώρα κάποιος σιγά τα ωά !!! ... ότι χάνω σε διαδρομή να το κερδίσω σε επιφάνεια (άρα σε διάμετρο -bore) ώστε να μείνει ίδιος ο κυβισμός ... ΑΜ ΔΕ !!!!
Το να μεγαλώσεις πάρα πολύ τη διάμετρο δημιουργεί άλλα προβλήματα ... ας πούμε
-μεγαλώνει η επιφάνεια και άρα και το βάρος του πιστονιού (δυσκολεύεται έτσι το στροφάρισμα ψηλά)
-σε μεγάλες διαμέτρους δεν έχουμε το ίδιο αποδοτική κάυση
-παρατηρούνται μη ομομογενέις καύσεις με αποτέλεσμα να υπάρχουν μεγάλες διαφορές θερμοκρασίας από σημείο σε σημείο
-δυσκολεύει η ομαλή εισαγωγή αέρα που πλέον πρέπει να διασκορπιστεί ομογενώς σε μεγαλύτερη επιφάνεια
κλπ κλπ
Άρα ΔΕΝ είναι λύση να αυξήσω τη διάμετρο ...
Τι κάνω λοιπόν ????
Ότι κυβισμό χάνω από τη μικρή διαδρομή το "ισοφαρίζω" προσθέτοντας κυλίνδρους .... έτσι κρατάω και τη διαδρομή και τη διάμετρο "μικρές" αφού πλέον έχω πολλούς "μικρούς" κυλίνδρους ....
Άρα λύθηκε το πρόβλημα ....
Αμ ΔΕ !!!!
Όσο πιό πολλοί κύλινδροι τόσο πιο μεγάλος σε μήκος θα πρέπει να είναι ο στρόφαλος ...
Αυτό μας ανατρέπει τα πάντα ...
Μεγάλος σε μήκος στρόφαλος σημαίνει
-Πιο βαρύς
-Μεγαλύτερη στροφική αδράνεια
-Πολύ μεγάλες στρεπτικές καταπονήσεις (που εξαρτώνται από το μήκος ...) και άρα δομική ενίσχυση που οδηγεί σε επιπλέον βάρος
-Μεγαλύτερες απώλειες
κλπ κλπ
τα παραπάνω ΔΥΣΧΑΙΡΑΙΝΟΥΝ τρομακτικά το υψηλό στροφάρισμα ... ναι μεν ο ΠΟΛΥΚΥΛΙΝΔΡΟΣ μικρής διαδρομή κινητήρας μας μπορέι να στροφάρει πολύ ... ο στροφαλός του όμως μας "κόβει τα φτερά"
Πως γίνεται συνεπώς να "κουμπώσω" πολλές μπιέλες σε ένα μικρού μήκους στρόφαλο ????
Μα να μη βάλω τους κυλίνδρους εν σειρά ... αρά σε V ... !!!!
Πλέον έχω λύσει όλα τα ΑΡΧΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ προβλήματα (ναι καλά ... σε επίπεδο δημοτικού εννοώ) που πρέπει ώστε να φτιάξω ένα πολύστροφο μοτέρ επιδόσεων ...
Ο σχεδιασμός ενός πολύστροφου μοτέρ άρα απαιτεί
-Μικρή διαδρομή
-Πολλούς κυλίνδρους (ώστε να ισοφαρίσω την απώλεια κυβισμού λόγω μικρής διαδρομής χωρίς υπερβολική αύξηση της διαμέτρου)
-Και διάταξη V (ώστε οι πολλοί κύλινδροι να μην οδηγήσουν σε μεγάλου μήλους στρόφαλο)
Παρατηρήσεις ...
1)Προφανώς και χρειάζονται και ΑΠΕΙΡΑ άλλα , οπως ενισχυμένο - ελαφρωμένο valvetrain και camschafts , ενισχυμένο - ελαφρωμένο βολάν και κεντρικό άξονα , τρελή λίπανση των κινουμένων μερών , τρελό σύστημα ψύξης κλπ κλπ και άλλα πολλά που αν ήξερα θα δούλευα στο division ....
2) Προφανώς για ΛΟΓΙΚΕΣ αποδόσεις (όχι τύπου M3 GTR) και ΛΟΓΙΚΑ ΥΨΗΛΟ ΣΤΡΟΦΑΡΙΣΜΑ , μπορώ να έχω και εν σειρά μοτέρ ... απλά στα 4κυλ θα περιοριστώ γύρω στα 2-2,5 λτ και στα 6 κυλ γύρω στα 3-3,5 λτ ... με ανάλογα μειωμένες αποδόσεις ... Παρεπιπτόντως ΜΟΝΟ το Division έχει φτιάξει εν σειρά 6κυλ ΠΟΛΥΣΤΡΟΦΟ ...
3) Tα δύο παραδέιγματα με τις τάχυτητες των εμβόλων παραπάνω αφορούν το Μ3 Ε46 και το Μ3 Ε92 (S54 , S65)
4) Ο S54 είναι ο ΜΟΝΑΔΙΚΟΣ ΥΠΟ-ΤΕΤΡΑΓΩΝΟΣ (stroke>bore) ΠΟΛΥΣΤΡΟΦΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ... αυτό είναι απίστευτο !! (τόσο μεγάλη διαδρομή 91μμ και 8000 rpm...) ... από τη στιγμή όμως που δούλεψε έχει άλλα πλεονεκτήματα ... όπως ας πούμε ροπή χαμηλα (χαρακτηριστικό των υποτετράγωνων μοτέρ. Κλασικό αντίθετο παράδειγμα ο ΥΠΕΡ-τετράγωνος F20A του S2K ... στροφάρει μεν παραπάνω αλλά έχει ελάχιστη ροπή χαμηλά ...
αυτά ...
|