Tune it: Rod Ratio

Tune it: Rod Ratio

Μας έφαγαν οι ζέστες και ο κορωνοϊός, μας άλλαξαν τα φώτα, κατέστρεψαν τις διακοπές και μας έκαναν όλους μασκοφόρους της συμφοράς! Ναι, τα έχω πάρει στο κράνος και μην το πολύ-λέω, γιατί μόνο αυτό δεν μπήκε ακόμα με τον γελοίο, υπερφίαλο Μογγολίσκο που γαβγίζει από την άλλη άκρη του Αιγαίου και κάνει τον …Κουταλιανό! Όλα τα ’χαμε, το μαντρόσκυλο μας έλειπε… Ουστ, ρε! Λοιπόν, τον μήνα που κανονικά θα ήμασταν στις παραλίες κάνοντας οφθαλμόλουτρα, είμαστε εγκλωβισμένοι στο κλεινόν άστυ να διαβάζουμε Power Automotive Magazine. Ας πιάσουμε, λοιπόν, ένα όχι τόσο γνωστό θεματάκι, τον λόγο μπιέλας προς τη διαδρομή του μοτέρ. Μπορεί να μην το ξέρετε, αλλά είναι ένα από τα σημαντικότερα μεγέθη στην αρχιτεκτονική, αλλά και στην τεχνολογία των κινητήρων, γνωστό εδώ και πάμπολλα χρόνια.

 

Τι παίζει με τον λόγο μπιέλας;

Αν υπάρχει κάποια ομοιότητα μεταξύ μοτέρ παραγωγής μικρού κυβισμού και υψηλής απόδοσης, είναι η τάση να στροφάρουν ψηλά. Σε ορισμένες περιπτώσεις (ναι, ρε Χοντάκηδες, για εσάς λέω), τα νούμερα στο στροφόμετρο φτάνουν τόσο ψηλά που δεν σας κάνει κέφι να κόψετε! Όλα καλά… αν δεν χάσετε καμία αλλαγή! Η κατανόηση του λόγου μπιέλας ή το πόσο η μπιέλα αποκλίνει από μία φανταστική ευθεία γραμμή που εκτείνεται από το κέντρο του στροφάλου στο κέντρο του εμβόλου είναι το κλειδί για να μάθουμε πώς αυτά τα μοτέρ βγάζουν άλογα σε ψηλές στροφές. Τα ελαφριά κινούμενα μέρη, τα ανθεκτικότερα υλικά και η μικρότερη διαδρομή επιτρέπουν στους σύγχρονους κινητήρες να περιστρέφονται πολύ γρήγορα, αλλά και να έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής. Άπειρες μελέτες έχουν γίνει για να δημιουργηθούν αυτά τα πολύστροφα συνολάκια, μελέτες που βασίζονται φυσικά στη Φυσική και τη Γεωμετρία πρωτίστως. Για να βρείτε τον λόγο μπιέλας ενός κινητήρα, διαιρέστε το μήκος της μπιέλας (δηλαδή την απόσταση από το κέντρο της κεφαλής στο κάτω μέρος μέχρι το κέντρο εισόδου του πείρου στο άνω μέρος) με τη διαδρομή του εμβόλου. Ένα Honda B18C1 από τα παλιά Integra, για παράδειγμα, χρησιμοποιεί μπιέλες μήκους 138mm, με διαδρομή 87,2mm, οπότε, αφού κάνουμε τη διαίρεση, ο λόγος μπιέλας βγαίνει 1.58: 1.

Ακούμε ότι πολλοί «μοτεράδες» προσπαθούν να πέσουν μέσα σε λόγο μπιέλας μεταξύ 1.5: 1 και 1.8: 1 σε ένα γρήγορο καθημερινό μοτέρ, με το 1.75: 1 να θεωρείται ιδανικό, ανεξάρτητα από την εφαρμογή. Τα πιο εξωπραγματικά όμως  τετράχρονα μοτέρ στον κόσμο -Formula 1 και μοτοσικλετών- έχουν λόγο μπιέλας πάνω από 2: 1! Ο λόγος μπιέλας επηρεάζει αρκετά στοιχεία της δυναμικής του κινητήρα, όπως ταχύτητα και επιτάχυνση εμβόλου, παραμονή εμβόλου στο άνω νεκρό σημείο (ΑΝΣ) και κάτω νεκρό σημείο (ΚΝΣ), πλευρικά φορτία εμβόλου, καταπόνηση κυλίνδρου και μετάλλων. Πολλά από αυτά τα στοιχεία παίζουν ρόλο στην εισαγωγή του καύσιμου μείγματος, στην ποιότητα/πληρότητα της καύσης και στη φθορά του κινητήρα και των κινούμενων μερών του. Γενικά, ένας μικρότερος λόγος -μπιέλας- σημαίνει μεγάλη γωνία μπιέλας, δημιουργώντας τη βάση για επιταχυνόμενη φθορά στα τοιχώματα των κυλίνδρων, στις φούστες των εμβόλων και στα ελατήριά τους. Η αύξηση της τριβής που συνεπάγεται μπορεί επίσης να αυξήσει τη θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού. Μία χαμηλή αναλογία μπορεί επίσης να έχει σαν αποτέλεσμα αυξημένα επίπεδα κραδασμών του μοτέρ. Ένας αρκετά χαμηλός λόγος, λόγω της μεγάλης γωνίας της μπιέλας, μπορεί να προξενήσει ακόμα και «κόλλημα» κάποιου εμβόλου στον κύλινδρο! Τα μοτέρ με τους μεγαλύτερους λόγους μπιέλας, από την άλλη πλευρά, δεν έχουν τα ίδια προβλήματα τριβής, αλλά έχουν τις δικές τους ιδιαιτερότητες. Ο αέρας δεν γεμίζει τους αυλούς εισαγωγής με την ίδια ταχύτητα, οπότε και δεν υπάρχει λόγος για την άριστη ροή στους αυλούς, διότι υπάρχει περισσότερος διαθέσιμος χρόνος για την πλήρωση/εκκένωση των κυλίνδρων (θα συζητήσουμε αυτό το φαινόμενο αργότερα). Αυτό συνήθως σημαίνει σχεδόν στάσιμη ροή αέρα σε χαμηλές στροφές και χαμηλότερη ροπή… Δεν μπορούμε να τα έχουμε και όλα δικά μας...

 

Χαμηλότερος λόγος μπιέλας, χαρακτηριστικό της Honda;

Όπως φαίνεται στον πίνακα στο κάτω μέρος αυτής της ιστορίας, πολλοί λόγοι μπιελών κινητήρων Honda -σχεδιασμένοι για οικονομία- πέφτουν στα χαμηλότερα νούμερα. Η Honda παράγει συμπαγή, τετρακύλινδρα μπλοκ για τα μοτέρ της, που δεν απαιτούν μπιέλες μεγάλου μήκους. Τα περισσότερα μπλοκ κινητήρων Honda διαθέτουν επίσης μικρή διάμετρο. Όταν συνδυάζεται με μια ανάλογα μικρή διαδρομή, η γωνία της μπιέλας είναι αρκετά απότομη, αν και δεν φαίνεται τόσο κακή όσο θα φαινόταν αν το έμβολο είχε μεγαλύτερη διάμετρο. Μερικοί μοτεράδες αλλάζουν την κατάσταση, διαλέγοντας μακρύτερες μπιέλες. Η μακρύτερη μπιέλα παράγει μεγαλύτερη ροπή με την ίδια ώθηση εμβόλου και επειδή η γωνία είναι μικρότερη, μειώνει τα πλευρικά φορτία στον κύλινδρο και μειώνει την τριβή. Όλα αυτά συνηγορούν στην παραγωγή μεγαλύτερης ισχύος. Οι μακρύτερες μπιέλες δίνουν επίσης στα έμβολα περισσότερο χρόνο παραμονής στο άνω και στο κάτω νεκρό σημείο. Η μεγαλύτερη αυτή χρονική διάρκεια σημαίνει καλύτερη ροή στην εισαγωγή και απομάκρυνση των καυσαερίων, καθώς το έμβολο κινείται πιο αργά μεταξύ των δύο άκρων της διαδρομής του. Η μεγαλύτερη διάρκεια παραμονής του εμβόλου στα ΑΝΣ/ΚΝΣ προσφέρει επίσης περισσότερο διαθέσιμο χρόνο για την πλήρωση των κυλίνδρων κατά τη διάρκεια της φάσης εισαγωγής και περισσότερο χρόνο για να καθαρίσει ο θάλαμος κατά το ταυτόχρονο άνοιγμα των βαλβίδων (overlap). Ένα τελευταίο θετικό είναι ότι η  καύση έχει περισσότερο χρόνο για να την πλήρη απελευθέρωση ενέργειας στο έμβολο. Σε μοτέρ όπου έχουμε αυξήσει τη διαδρομή, το έμβολο φτάνει τελικά σε μεγαλύτερες ταχύτητες για να καλύψει την παραπανίσια διαδρομή. Η ταχύτητα βοηθάει τη μεγαλύτερη ροή, βελτιώνοντας τη συμπίεση προς όφελος πάλι της ισχύος. Υπάρχει όμως και το κόστος κάποιας φθοράς, κάτι που πρέπει να λάβετε υπόψη όταν εξετάζετε το ερώτημα της μεγαλύτερης διαδρομής. Ωστόσο, με τη μικρή διαδρομή και με μακριά μπιέλα, το έμβολο επιταχύνεται πιο ομαλά από το ΑΝΣ. Πιάνει τη μεγαλύτερη ταχύτητά του πιο χαμηλά στον κύλινδρο, στο σημείο όπου ο στρόφαλος σχηματίζει, σε σχέση με τη μπιέλα, γωνία 90⁰. Δεδομένου ότι τα έμβολα κινούνται πιο αργά φεύγοντας από το ΑΝΣ και το ΚΝΣ, το μπλοκ δέχεται πολύ λιγότερη μηχανική καταπόνηση.

 

Πατώντας πάνω σε λεπτό πάγο….

Ακόμη όμως και ο συνδυασμός κοντής διαδρομής με μακριές μπιέλες έχει τα όριά του στις μετατροπές. Για να χωρέσουν τις μακρύτερες μπιέλες, μερικοί μοτεράδες μετακινούν τον πείρο του εμβόλου ψηλότερα σε έμβολα «ειδικής παραγγελίας». Αν ξέρουν πραγματικά το άθλημα, δεν υπάρχει πρόβλημα και, τις περισσότερες φορές, τέτοιες προσπάθειες έχουν καλό αποτέλεσμα. Οι μακρύτερες μπιέλες σε μοτέρ όπου έχει γίνει αύξηση της διαδρομής μπορούν να αντισταθμίσουν οποιαδήποτε αύξηση της γωνίας (μπιέλας), αλλά απαιτούν επίσης και χαμηλότερο έμβολο. Οι περισσότερες μεγάλες εταιρείες εμβόλων διαθέτουν έμβολα με αυστηρότερες ανοχές ελατηρίων και ειδικά σχεδιασμένα ελατήρια για τον περιορισμό της κατανάλωσης λαδιού. Ανεξάρτητα από το αν επιλέξατε μεγαλύτερη διαδρομή ή μόνο μακρύτερες μπιέλες, φτάνετε σε ένα σημείο όπου δεν μπορείτε πλέον να κάνετε ένα έμβολο «κοντύτερο» χωρίς να διακινδυνεύσετε την αξιοπιστία του συνόλου. Οι περισσότεροι μοτεράδες πιστεύουν ότι οι μακρύτερες μπιέλες είναι καλύτερες, αλλά υπάρχουν και πολλοί που εξακολουθούν να προτιμούν τη ροπή στις χαμηλές στροφές που μπορούν να δώσουν οι κοντύτερες μπιέλες. Συνιστούμε σε όσους θέλουν έναν λόγο μικρότερο από 1.6:1 να χρησιμοποιούν τις καλύτερες μπιέλες aftermarket που μπορούν να βρουν, δεδομένης της μεγάλης γωνίας λειτουργίας. Όσοι αποφασίσουν να κινηθούν σε αυτό το βελτιωτικό μονοπάτι, καλό θα ήταν να επενδύσουν και σε aftermarket χιτώνια για την καλύτερη αντιμετώπιση των πλευρικών φορτίων που δημιουργούνται από τη μεγάλη γωνία των μπιελών. Μετά από όλα αυτά που είδαμε, νομίζω ότι μπορείτε εύκολα να υπολογίσετε την ταχύτητα εμβόλου για οποιοδήποτε μοτέρ, γνωρίζοντας μόνο διαδρομή και μέγιστες στροφές. Είναι ένα από τα πιο σημαντικά μεγέθη για την …υγεία και αρτιμέλεια των εργαλείων μας! Τι να θεωρήσουμε σαν μέγιστο νούμερο; Αυτό δεν απαντιέται εύκολα, γιατί έχει να κάνει με την κατασκευή του εργαλείου σας. Πάντως, για σύγχρονα, γλήγορα μοτέρ, θα έλεγα ότι πάνω από 25m/sec είστε για μνημόσυνο… Το λέω αυτό γιατί 25m/s φτάνει το F20C του S2000. Αν εσείς στροφάρετε ψηλότερα… δικό σας πρόβλημα και ο γερανός παίρνει περίπου 50€! Ο υπολογισμός είναι πολύ απλός:

Μέση ταχύτητα εμβόλου = διαδρομή (mm) x στροφές /30

Να έχετε υπόψη ότι αυτή είναι η μέση ταχύτητα εμβόλου και όχι η μέγιστη που παρατηρείται κάπου στο μέσο της διαδρομής από το ένα άκρο στο άλλο του κυλίνδρου. Λοιπόν, αρκετά γι’ αυτόν τον μήνα, πάμε να βάλουμε …τη μάσκα, να κάνουμε καμιά βόλτα να ξελαμπικάρουμε και να περιμένουμε πιο δροσερές και …ασφαλείς μέρες! Τουλάχιστον έχουμε και τη μάσα που δεν αλλάζει και η προβατίνα καλά κρατεί!

 

Αρθρογράφος

 

Διάκριση με silver βραβείο για τη Mercedes-Benz Ελλάς στα HR Awards 2021

Διάκριση με silver βραβείο για τη Mercedes-Benz Ελλάς στα HR Awards 2021

Σε μία όμορφη εκδήλωση στο ξενοδοχείο Sofitel Athens Airport έγινε η τελετή απονομής των βραβείων HR Awards, όπου η Mercedes-Benz Ελλάς διακρίθηκε με ...