"Wznoszą się sztandary króla piekieł"
Tak zapewne Dante Alighieri opisałby komorę spalania silnika spalinowego, gdyby przyszło mu ponownie pisać swoje dzieło w dzisiejszych czasach, pod warunkiem, że byłby entuzjastą konstrukcji silników spalinowych. Autor przeprowadziłby czytelnika barwnymi opisami literackimi przez zawiłości układu dolotowego włączając w to filtr powietrza, poprzez gaźnik i kanały doprowadzające aż do wrót piekieł czyli zaworów, aby wreszcie ukazać tytułowe sztandary jawiące się w eksplozji mieszanki paliwowo-powietrznej w samym centrum naszego silnikowego wszechświata. Po tym wszystkim czytelnik pozbawiony wszelkiego ładunku energii zostałby wypluty z plugawą dawką spalin w otaczającą atmosferę.
Tak pokrótce mógłby wyglądać dantejski opis najważniejszego układu w silniku spalinowym.
Ja zaś w sposób zdecydowanie nieliteracki postanowiłem opisać najważniejsze elementy silnika mające kluczowy wpływ na jego pracę i parametry z nastawieniem na poprawę tychże parametrów.
Opis poprę przykładem przeróbki silnika Indian 1200 Chief na silnik 1200 Bonneville czyli tak, jak w przypadku tuningu fabrycznego, dający mu moc około 45KM. Silnik Indiana jest najlepszym przykładem do prowadzenia rozważań dotyczących modernizacji komory spalania w silniku dolnozaworowym.
Przed przystąpieniem do prac zostałem zaopatrzony w fabryczne oryginalne cylindry i głowice ze standardowego silnika 1200 Chief, bardzo trudno osiągalne tłoki Bonneville 1200 oraz komplet nowych zaworów i gaźnik Linkert w standardzie Chief 1200. W mojej gestii pozostało dostosowanie standardowych elementów do wymagań silnika Bonny.
Jak już wspomniałem wcześniej, najważniejsze układy mające największy wpływ na moc to układ dolotowy z gaźnikiem, kolektorem i zaworami, bardzo ważna komora spalania i układ wylotowy czyli wydech. Jak ważny jest układ dolotowy najlepiej wiedzą konstruktorzy współczesnych silników dlatego też w najnowszych konstrukcjach bardzo dba się o właściwe parametry przepływu mieszanki w tej części silnika i precyzyjne oblicza się długość układu dolotowego, aby uzyskać maksymalne doładowanie dynamiczne.
Pomimo archaicznej konstrukcji silnika dolnozaworowego i jego niezaprzeczalnych ograniczeń, możemy przy pomocy prostych zabiegów poprawić efektywność dostarczania mieszanki do komory spalania. Na pierwszy ogień idzie zawsze gaźnik, więc i tutaj stary Linkert 344, tożsamy z dobrze znanym z WLA gaźnikiem M88, nie mógł oprzeć się modernizacji. Nie jest to ujęte na zdjęciach, lecz w pierwszej kolejności karburator dostał nową większą zwężkę Venturiego oraz inny rozpylacz- Bonneville. Ponadto całkowity remont z wymianą przepustnic, pływaka itp. Dodatkowo dla zapewnienia lepszego doładowania mieszanką usunąłem wszelkie niedoskonałości i przeszkody w kanałach dolotowych. Kolejnym krokiem była poprawa gniazd zaworowych, w których nietypowy kąt przylgowy (jeśli mnie pamięć nie myli było to 35 stopni) stawia trochę większe wymagania dla dokładności obróbki, gdyż zawory gorzej uszczelniają się w gniazdach. Jednak najistotniejsza zmiana w tym silniku dotyczy modernizacji komór spalania. Zasadniczą różnicą pomiędzy silnikiem Chief i Bonneville jest właśnie kształt tej przestrzeni pomiędzy tłokiem a głowicą. Chcąc poprawić osiągi silnika Bonneville fabryka zastosowała specjalne tłoki, które w górnym martwym punkcie wychodzą z cylindrów około 3mm. Zastosowanie takich tłoków miało na celu poprawę przepływu i wymieszania paliwa z powietrzem oraz skierowanie mieszanki centralnie w kierunku świecy, z ominięciem krawędzi cylindra. Dzięki temu rozwiązaniu zwiększona prędkość przepływu poprawiła również chłodzenie wewnętrzne silnika. Własnie taka komora spalania dała Indianowi przewagę nad Harleyem w silnikach dolnozaworowych.
Oczywiście różnic pomiędzy silnikiem Chief i Bonneville jest więcej, a mianowicie podwójne, twardsze sprężyny zaworowe, zmieniony profil krzywek rozrządu, zmodyfikowane dźwigienki zaworowe.
Aby właściwie wykonać modyfikacje komory spalania należy wziąć pod uwagę na jaką wysokość tłok wychodzi z cylindra, grubość uszczelki pod cylindrem, grubość uszczelki pod głowicą oraz szczelinę pomiędzy tłokiem a komorą spalania, która pozostanie po obróbce głowicy. Wartość tej szczeliny powinna się zawierać pomiędzy 0,9 a 1,2 mm- tylko wówczas otrzymamy odpowiednio dużą energię wyciskania mieszanki z tej strefy. Warto nadmienić, że strefa ta pokrywa się z denkiem tłoka w około 40 % oznacza to, że podczas suwu pracy na 60 % denka tłoka w górnym martwym punkcie będzie działało ciśnienie powstałe z wybuchu mieszanki.
Na krawędzi tłoka znajduje się również zfazowanie 45 stopni, które musiałem również odwzorować w głowicy. Zfazowanie to zapobiega powstaniu martwych stref.
Tak właśnie wygląda komora spalania oraz jasna strefa, z którą nieomalże styka się tłok. Ta właśnie strefa decyduje o dobrych osiągach tego silnika.
Poniżej dla porównania zamieszczam mniej doskonałe konstrukcyjnie ( w wykonaniu fabrycznym) głowice od Harleya WL 45 w wersji żeliwnej. Miały one sygnaturę 6 co oznacza stopień sprężania 6:1, de facto po pomiarach okazało się, że kompresja wynosiła 4,75:1 czyli tyle co w wersji wojskowej. Podniosłem stopień sprężania, aby uzyskać deklarowane 6:1, gdyż taka wartość jest optymalna dla tego silnika w wersji cywilnej.
Tak wygląda komora spalania WL 45 po splanowaniu na wyższy stopień sprężania- jak widać na poniższym zdjęciu komora spalania będzie przesłaniała tłok w około 70%, co oznacza, że ciśnienie powstałe w wyniku spalania mieszanki przez krótką chwilę będzie oddziaływać jedynie na 30% powierzchni denka tego tłoka, co wiąże się ze znacznym spadkiem momentu obrotowego. Dlatego niezbędne są dalsze modyfikacje tej komory spalania, choć w fabrycznych konstrukcjach zwiększając stopień sprężania Harley nie modyfikował głowic.
Puentując wpis uważam, że w każdej nawet najnowocześniejszej fabrycznej konstrukcji jest zawsze miejsce na modyfikacje i poprawę pracy poszczególnych podzespołów motocykla. Dlatego warto przyglądać się im bacznie i analizować od strony konstrukcyjnej, dokonywać obliczeń i korekt a wszystko to w jednym celu- optymalizacji parametrów użytkowych. Wbrew pozorom także w nowych konstrukcjach jest wiele do poprawienia, pomimo a może właśnie za sprawą zaawansowanych metod konstruowania oraz wysoce zautomatyzowanych procesów produkcyjnych, które nie pozostawiają miejsca na pracę ludzkich rąk. Ciąg dalszy czytaj tutaj.
