Pocketbike Forum banner

Podstawy zaawansowanego portowania

39K views 5 replies 4 participants last post by  CC MOMO  
#1 ·
Poniższy link zawiera świetny artykuł. Skopiowałem go również na wypadek, gdyby strona kiedykolwiek przestała działać.

http://www.rocrp.com/tech_info_advancedportingbasics.htm


Czas Opadania (BDT)
Czynniki kontrolujące: otwarcie portu wydechowego, otwarcie portu transferowego, suw mocy, kompresja skrzyni korbowej i typ układu wydechowego.
Czas opadania ma pewną kontrolę nad rodzajem mocy, jaką wytworzy cylinder. Niższe BDT wytworzą więcej momentu obrotowego i będą miały niższy potencjał RPM. Większe BDT wytworzą więcej mocy szczytowej i będą miały większy potencjał RPM.

Czas opadania to odległość w stopniach pomiędzy otwarciem portu wydechowego a otwarciem portów transferowych. BDT (w stopniach) kontroluje czas, jaki cylinder ma na opróżnienie się z spalin, zanim otworzą się porty transferowe i pozwolą świeżej mieszance paliwowo-powietrznej dostać się do cylindra. Aby mieszanka paliwowo-powietrzna mogła dostać się do cylindra, ciśnienie wewnątrz cylindra musi spaść poniżej ciśnienia w skrzyni korbowej. Na przykład silnik RC może mieć szczytowe ciśnienie w cylindrze wynoszące około 750 psi, a ciśnienie to zmniejsza się w miarę przesuwania się tłoka w dół. Przy 15 000 obr./min silniki BDTiming mają tylko 0,000244 sekundy na opróżnienie pozostałego ciśnienia w cylindrze do mniej niż ok. 20 psi, aby transfery mogły rozpocząć przepływ świeżej mieszanki powietrznej do cylindra po otwarciu portów. Wraz ze wzrostem obrotów, krótsze BDT zmniejszają prawdopodobieństwo, że spaliny będą miały wystarczająco dużo czasu na opuszczenie cylindra przed otwarciem portów transferowych i zwiększają prawdopodobieństwo zmieszania się spalin i świeżego ładunku w cylindrze i zmniejszenia potencjału mocy silnika. Zwiększenie BDT wydłuża potencjał obrotów silnika, pozwalając na więcej czasu na opuszczenie cylindra przez spaliny i ciśnienie przed wejściem do cylindra świeżego ładunku.

Standardowe czasy opadania w GoPed wahają się od 12' w GSR 40 do 22' w silniku G23RC. BDT ma duży wpływ na działanie rur wydechowych. Silniki z niskim BDT, takie jak GEO, GSR i LH, mają otwarte porty transferowe, gdy fala powrotna z rury wydechowej dociera do portu wydechowego. Kiedy fala powrotna wraca zbyt wcześnie, może spowodować przepływ wsteczny lub opóźnienie przez port transferowy lub zwiększyć mieszanie świeżej mieszanki paliwowo-powietrznej ze spalinami. Silniki z większym czasem opadania doświadczają tego samego problemu, zwykle przy 1/2 szczytowych obrotów silnika. Fala powrotna wraca wcześnie w BDC i powoduje spadek mocy w tym czasie.

Znając to, można by pomyśleć, że zwiększenie BDT byłoby najłatwiejszym sposobem na zwiększenie mocy. Nowa moc ma jednak swoją cenę. Zwiększenie BDT poprzez podniesienie portu wydechowego zmniejsza skok mocy. Podczas testów na hamowni silnika GEO stwierdziłem, że podniesienie BDT z 18' do 22' (zaledwie 0,030") było różnicą od przyzwoitej mocy do po prostu miernej. Ten konkretny silnik potrzebował tych 0,030" skoku mocy dla przyzwoitej mocy. Skok mocy to odległość od (szczytowego ciśnienia) TDC do EO (otwarcie portu wydechowego). Skok mocy to ciśnienie z rozprężającej się komory spalania, pchające tłok w dół, wytwarzające moment obrotowy przenoszony przez wał korbowy do wrzeciona GoPed.

Zmniejszenie skoku mocy o małe wartości na początku może pomóc w uzyskaniu mocy. W silnikach, które wytwarzają bardzo mało mocy na początek, małe zmiany w BDT mogą mieć duże konsekwencje. Zmniejszając BDT nieco bardziej, możesz stracić moc w dolnym zakresie. Podniesienie portu wydechowego jeszcze bardziej może zmniejszyć moc w całym zakresie obrotów.

Nasze małe silniki mają własny zakres BDT i wartości skoku mocy, które działają, BDT i wartości PS dla większych silników 2-suwowych generalnie nie. Sekretem jest znalezienie idealnej równowagi między BDT i PS oraz wieloma innymi czynnikami, aby uzyskać najlepszą moc.



Kompresja
Czynniki kontrolujące: zmiany w średnicy i/lub skoku, stopień sprężania, zmiany w luzie squish, zmiany w czasach portu wydechowego, zmiany gęstości powietrza

Kompresja jest iloczynem stopnia sprężania i aktualnego ciśnienia atmosferycznego. Standardowe ciśnienie powietrza na poziomie morza wynosi 14,7 psi przy 65 stopniach Fahrenheita. Mimo że jest to standard, rzeczywiste ciśnienie może być nieco wyższe lub niższe niż to w danym dniu. Zmiany wysokości, temperatury i wilgotności zmieniają ciśnienie atmosferyczne i są obliczane w celu uzyskania skorygowanej wysokości. Chodzi o to, aby pokazać, że kompresja mierzona wzdłuż linii brzegowej na poziomie morza będzie zawsze większa niż w górach. Pustynie w upalny dzień będą takie same jak w górach, nawet jeśli są na poziomie morza lub poniżej.

Kompresja jest dobrym narzędziem do pomiaru zużycia silnika i wymagań dotyczących liczby oktanowej i powinna być sprawdzana za pomocą wysokiej jakości manometru kompresji "Snap-On". Wiele innych popularnych marek będzie odczytywać nisko, często o 20 do 30 psi. Jeśli nie wiesz, jaka powinna być Twoja kompresja, możesz uzyskać przybliżony pomiar, mnożąc geometryczny stopień sprężania silnika x 15. Kompresję sprawdza się przy szeroko otwartej przepustnicy i mocnych pociągnięciach za linkę rozrusznika.


Sprężanie skrzyni korbowej (pierwotne) Stopień
[/color]Czynniki kontrolujące: średnica, skok, typ wału korbowego (pork chop, pełne koło itp.), objętość skrzyni korbowej.

Stopień sprężania skrzyni korbowej mierzy się w podobny sposób do wtórnego CR. Cały obszar pod koroną tłoka w GMP / obszar pod koroną tłoka w DMP. Sprężanie pierwotne odpowiada za wypychanie świeżej mieszanki paliwowo-powietrznej przez porty transferowe po ich otwarciu do około DMP. W zależności od stopnia sprężania, czasu opadania i powierzchni portu wydechowego, ciśnienie w cylindrze może być większe niż ciśnienie w skrzyni korbowej. W takich okolicznościach spowoduje to opóźnienie w dostarczaniu ładunku do cylindra. Zwiększenie stopnia sprężania skrzyni korbowej, powierzchni portu wydechowego i/lub czasu opadania pomogłoby w tym. Zbyt duże sprężanie skrzyni korbowej może zaszkodzić przepływowi świeżej mieszanki paliwowo-powietrznej z gaźnika, gdy jest zbyt duży czas portu dolotowego i/lub niewystarczająca prędkość portu, aby pokonać przepływ wsteczny ze skrzyni korbowej.


Czas ciśnienia skrzyni korbowej (CPT)
Czynniki kontrolujące: czas trwania portu dolotowego, czas trwania portu transferowego, sprężanie skrzyni korbowej

CPT to ilość czasu w stopniach, jaką silnik ma na wytworzenie wystarczającego ciśnienia, aby wysłać świeżą mieszankę paliwowo-powietrzną przez porty transferowe i do cylindra po otwarciu portów. CPT mierzy się od "zamknięcia portu dolotowego" (IC) do "otwarcia portów transferowych" (TO). W zależności od tego, jak silnik jest portowany i jakiego rodzaju skoku się używa, silnik RC może mieć zaledwie 30 stopni, a standardowy GEO może mieć do 65 stopni, aby wytworzyć ciśnienie, aby wymusić przepływ czyszczący z portów transferowych po ich otwarciu. Ponieważ nasze silniki z portem tłokowym mają symetryczne ustawienie czasowe portu transferowego i portu dolotowego. Wszelkie zwiększenia czasu trwania portu dolotowego lub transferowego zmniejszą CPT. Przykładami tego byłyby: obcięcie spódnicy dolotowej lub zainstalowanie wału korbowego stroker zmniejszy CPT. Normalne zakresy dla CPT to 38' do 48', niższe stopnie mogą dać więcej mocy szczytowej, a przeciwieństwo wytworzy więcej momentu obrotowego.


Stopień sprężania (geometryczny) i (uwięziony)
Czynniki kontrolujące: średnica, skok, objętość komory spalania, luz squish lub wysokość pokładu, wysokość portu wydechowego, typ lub # pierścienia (pierścieni) tłokowych, typ korony tłoka (promień lub płaski),

Istnieją 2 rodzaje stopni sprężania: geometryczny i uwięziony. Sprężanie geometryczne mierzy się od dolnego martwego punktu do górnego martwego punktu. Sprężanie uwięzione zaczyna się, gdy port wydechowy zamyka się do górnego martwego punktu. Geometryczny stopień sprężania można zmierzyć, obliczając objętość cylindra + objętość komory spalania w GMP / komora spalania w GMP. Uwięziony stopień sprężania można zmierzyć w ten sam sposób, z tym że należy obliczyć od miejsca, w którym port wydechowy zamyka się do GMP + komora spalania \/ komora spalania.

Jak wymieniono w C.F., zwiększenie średnicy lub skoku zwiększy stopień sprężania. Zmniejszenie luzu squish lub wysokości pokładu silnika zwiększy stopień sprężania i zwiększy sprężanie @ ok. 1 psi na każde usunięte .001". Objętość komory spalania jest zwykle mierzona w cm3, ale w GoPed zostały one uproszczone do różnic w geometrycznych stopniach sprężania (12:1, 14:1 itp.) Zmniejszenie objętości w cm3 zwiększy sprężanie, a zwiększenie w cm3 obniży sprężanie, zwykle o około 7 psi / cm3. Podczas obróbki komory spalania w celu zwiększenia sprężania można użyć przybliżenia 1 psi na każde usunięte .002".

Podniesienie portu wydechowego obniży również stopień sprężania i psi. Ponieważ ciśnienie wewnątrz cylindra rośnie wykładniczo, małe zmiany wysokości portu wydechowego mogą tylko nieznacznie zmienić sprężanie. Pierścienie tłokowe tak naprawdę nie zmieniają stopnia sprężania, ale może wystąpić różnica w sprężaniu do 30 psi między grubymi podwójnymi pierścieniami a cienkim pojedynczym pierścieniem.
 
#2 ·
Stopnie po górnym martwym punkcie i stopnie przed dolnym martwym punktem

Obie metody są używane do określania otwarć i czasów trwania portów w stopniach obrotu wału korbowego. Ta druga jest prostszą wersją. Porty, które są mierzone przed dolnym martwym punktem, łatwo przeliczają się na czasy trwania, mnożąc je przez 2. Stopnie po GMP jednak uwzględniają fakt, że wiele dużych zdarzeń (otwarć) ma miejsce „po górnym martwym punkcie”. Nie jest to tak łatwe do przeliczenia na czasy trwania, ale łatwo jest powiązać kombinacje jako otwarcia. Metoda śledzenia „stopni po górnym martwym punkcie” wydaje się być preferowana przez inżynierów oraz w publikacjach i książkach SAE.



Czas trwania portu wydechowego

Czynniki kontrolujące: otwarcie portu, czas wydmuchu.

Czas trwania portu wydechowego jest kolejnym ważnym czynnikiem potencjału mocy silnika. Podobnie jak porty transferowe, port wydechowy potrzebuje wystarczającej powierzchni, aby umożliwić ucieczkę ciśnienia z suwu pracy przed otwarciem portów transferowych. Na przykład przeciętny seryjny port wydechowy RC przy 15 000 obr./min otworzy się i zamknie w zaledwie 0,0017 sekundy.

Kształt portu wydechowego i zwarcie



Kształt portu kontroluje poziom hałasu emitowanego przez silnik. Zwiększ lub zmniejsz zwarcie z portów transferowych i miej pewną kontrolę nad dostarczaniem mocy silnika. Kiedy port otwiera się szybko, wytwarza wyższy poziom hałasu i pasmo mocy, które uderza nieco mocniej. Odwrotna sytuacja ma miejsce, gdy port otwiera się stopniowo. Porty wydechowe, które są bardzo szerokie lub zostały obniżone do korony tłoka przy dolnym martwym punkcie, będą miały większą tendencję do zwarcia świeżych przepływów powietrza z portów transferowych, przez port wydechowy.



Tarcie

Czynniki kontrolujące: Wszystkie ruchome części


Tarcie okrada silnik z mocy, a ilość, jaką zabiera, rośnie wykładniczo wraz z obrotami. Główne źródła tarcia pochodzą z pierścieni (większość z nich w pobliżu szczeliny pierścienia), ścianki cylindra (nie zawsze jest prosta), łożysk głównych i uszczelnień. Wiele razy znalazłem silniki, które wytwarzały moc mniejszą niż normalna i stwierdziłem, że przyczyną są łożyska główne w złym stanie. Inne źródła tarcia mogą pochodzić z uszczelnionych łożysk, nieszczelnych uszczelnień głównych (połknięty brud), trzecich łożysk, łożysk osi, niskiego ciśnienia w oponach i zbyt dużego nacisku wrzeciona na oponę.





Czas trwania portu wlotowego

Czynniki kontrolujące: sprężanie skrzyni korbowej, rozmiar i typ gaźnika, kolektor dolotowy, filtr powietrza

Port wlotowy zużywa świeżą mieszankę paliwowo-powietrzną, której silnik używa do wytwarzania mocy. Czas trwania portu określa moc i potencjał obrotów silnika. Problem z układami dolotowymi z portem tłokowym polega na tym, że rozrząd jest symetryczny. Im wcześniej otworzysz port, tym później się zamknie.

Przykładem tego jest stary, portowy silnik wyścigowy o pojemności 125 cm3, który może mieć otwarcie portu około 90' BTDC (tłok jest w górę) i miał dużo czasu na wytworzenie podciśnienia, aby wciągnąć mieszankę paliwowo-powietrzną. Problem pojawia się w suwie w dół. Silnik miał 90' czasu na wytworzenie ciśnienia wewnątrz skrzyni korbowej i chce się wydostać. Przy wciąż otwartym porcie wlotowym, przepływ zwrotny przez port wlotowy przy niskich i prawdopodobnie średnich obrotach. Przepływ zwrotny zatrzyma się, gdy prędkość nadchodzącej mieszanki paliwowo-powietrznej będzie większa niż przepływ zwrotny. Każdy silnik z tak dużym rozrządem dolotowym miałby straszną moc na niskich obrotach, niektóre silniki mogą nawet nie być w stanie się uruchomić.

Im później silnik zamyka port wlotowy, tym krótszy czas (w stopniach), jaki silnik ma na wytworzenie ciśnienia, aby przesłać paliwo przez porty transferowe. To jest „Czas ciśnienia w skrzyni korbowej”. Zwiększenie czasu rozrządu dolotowego zmniejsza CPT. Niektóre silniki mają tak niski czas rozrządu dolotowego i wysoki CPT, że niewielkie zmiany w czasie rozrządu dolotowego mogą mieć znaczący wpływ. Port wlotowy musi być równowagą między potrzebą mocy przy danym obrocie a momentem obrotowym wymaganym dla zadowalającej mocy w zakresie niskich i średnich obrotów.

Zasadniczo: rozrządy z otwarciami mniejszymi niż 68' BTDC dają dobry moment obrotowy, otwarcia od 68' do 75' BTDC mają dobrą ogólną moc, a otwarcia od 76' do 82' BTDC mogą mieć znacznie lepszy górny zakres z odpowiednią utratą dolnego zakresu.



Fazowanie portu



Fazowanie portu to zaokrąglona krawędź, którą muszą mieć wszystkie porty, aby zapobiec zaczepianiu się pierścienia lub tłoka o port. Fazowanie portów jest konieczne, gdy którykolwiek z portów został przecięty w celu zmiany kształtu lub rozrządu. Istnieje wiele technik stosowanych przez techników portowania do fazowania cylindra, wiele zależy od tego, jak łagodny lub ekstremalny został portowany cylinder. Wiele organizacji wyścigowych zapisało ograniczenia fazowania w swoich regulaminach dla klas, które używają seryjnych cylindrów, ponieważ przesadne fazowania portów mogą zmienić otwarcie i czas trwania portów.



Przesunięcie tłoka



Przesunięcie tłoka nie jest powszechnym terminem, ale jest to pomiar, który jest wbudowany w każdy silnik. Odnosi się do wielkości zachodzenia na siebie dolnej krawędzi tłoka nad portem wydechowym przy GMP. Spódnice tłoków są zaprojektowane tak, aby były wystarczająco długie, aby zapobiec otwieraniu się portu wydechowego przy GMP. Typowe nakładki wynoszą od 1 mm do 0,040 cala. Zazwyczaj przesunięcie tłoka nie stanowi problemu, dopóki nie zainstalujesz wału korbowego z suwem 2 mm. Małe otwarcia portu wydechowego przy TDS są dopuszczalne w zakresie od 0,005
 
#3 ·
Czas trwania portu transferowego (TPD)





Czas trwania portu transferowego to kolejny z głównych czynników kontrolujących rodzaj mocy i potencjał obrotów silnika. Wraz ze wzrostem obrotów i mocy silnika rośnie również zapotrzebowanie na paliwo, aby zaspokoić tę potrzebę. Czas, w którym porty transferowe mogą dostarczać paliwo, zmniejsza się wraz z obrotami.



Na przykład silnik z czasem trwania portu transferowego 120' ma tylko 0,004 sekundy na dostarczenie świeżego ładunku powietrza paliwowego przy 5000 obr./min. Przy 10 000 obr./min jest to oczywiście połowa tego czasu, czyli 0,002 sekundy, a przy 15 000 obr./min to tylko 0,00133 sekundy. W tym czasie port jest otwarty tylko przez ok. 0,0008 sek. przy 10 000 obr./min. Trudno uwierzyć, że cokolwiek może być skuteczne przy takiej prędkości. Ponieważ problemem jest czas, porty transferowe mają określoną "Powierzchnię Efektywną" lub "Powierzchnię Czasową", aby uzyskać daną moc i potencjał obrotów. Zwiększenie powierzchni, liczby portów i czasu trwania jest częścią odpowiedzi.



Silnik G23RC ma rozsądną ilość czasu trwania lub "powierzchni czasowej", a to, co z nią zrobisz, zostanie określone przez rodzaj mocy, którą chcesz osiągnąć. Jeśli chcesz maksymalnej prędkości, musisz zwiększyć zakres momentu obrotowego i obrotów (możesz potrzebować więcej powierzchni czasowej), a jeśli chcesz przyspieszenia na zakrętach, będziesz musiał wcześniej zbudować większy moment obrotowy, z możliwą utratą maksymalnych obrotów (możesz potrzebować mniej powierzchni czasowej).






Kąty portów transferowych






Kąty portów transferowych mają związek z rodzajem mocy, jaką wytwarza silnik. Kąty portów transferowych, które są bliskie kątom prostym portu wylotowego, wytwarzają więcej mocy w zakresie średnim i górnym. Porty, które są skierowane z powrotem w stronę strony dolotowej cylindra, wytwarzają szerszy zakres mocy.