niedziela, 28 maja 2017

Vexilla regis prodeunt inferni

"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. 

5 komentarzy:

  1. Po raz kolejny gratuluję wiedzy teoretycznej (Niewiarowski) i praktycznej, oraz dobrego pióra

    OdpowiedzUsuń
  2. A jak wygląda poprawa stopnia sprężania w fabrycznych głowicach do WLA odnośnie uszczelek? Czy oryginalne, dedykowane katalogowo do wersji wojskowej wciąż się nadają czy może bez miedzianych się nie obejdzie? Oczywiście cały czas mam na myśli głowice aluminiowe (po splanowaniu).

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Głowice wojskowe WLA mają stopień sprężania 4,75:1 i sygnaturę 5, grubością uszczelek tego nie zmienimy. Po splanowaniu do 6:1 i dalszej modyfikacji komory spalania do "standardu Indiana" ja stosuję własne uszczelki pozbawione martwych stref, czyli szczelin pomiędzy głowicą, a cylindrem. Różnią się one kształtem od oryginalnych i współczesnych replik i nie mają okucia z miedzi. Oryginalne są tak samo dobre jak repliki, choć te pierwsze chyba cieńsze, ze względu na brak okucia. Jeśli masz proste głowice i dociągniesz śruby z równym momentem t.j. ok 80 Nm , szczególnie zwracając uwagę na śruby łącznika, to z pewnością oba typy uszczelek spełnią zadanie. Pozdrawiam.

      Usuń
    2. Dobrze wiedzieć. Śledzę Pana zmagania ze starymi jednostkami Harleya dlatego zawsze dobrze zasięgnąć rady człowieka obytego w praktyce z tym sprzętem. Dziękuję i również pozdrawiam.

      Usuń