שיפורי מנוע: חלק המנוע העליון

18/08/2006 10:27:36

בפרק זה של כתבות השיפורים, דן יניב סימסולו בשיפור חלק המנוע העליון

יניב סימסלו

ראשית, הבחנה: חלק המנוע העליון מכיל את ראש המנוע, השסתומים, קפיצי השסתומים, גלי הזיזים, וכל הרכיבים אשר ממוקמים מעל הצילינדרים. בנוסף, החלק העליון של המנוע מכיל בתוכו גם את תא הבעירה. חלל תא הבעירה תחום על ידי כמה חלקים: ראש מנוע, שסתומים, דפנות הצילינדר, כתר הבוכנה, וכן דפנות אטם הראש אם להיות קטנוניים.

שיפורי ראש המנוע מתמקדים בכמה היבטים:
א. שיפורים של תא הבעירה. שיפורים אלה כוללים שינויים כגון שינוי ביחס הדחיסה, שינוי בתצורת כתר הבוכנה, וכן שינויים שנועדו לשפר את ערבול התערובת. ניתן לייחס לשיפור החלק העליון גם שינויי פלאג ועוצמת ניצוץ, אך לאלה נתייחס בפרק שייוחד למערכות החשמל והאלקטרוניקה.
ב. שיפור יכולת הנשימה של המנוע. שיפורים אלה כוללים שינויים של מעברי הפליטה והיניקה, של תושבות השסתומים (לעיתים של השסתומים עצמם בהתאם), ושל מובילי השסתומים.
ג. שיפור החלקים הנעים בראש המנוע. שיפורים אלה כוללים שינוי של גלי הזיזים, שינוי של קפיצי השסתומים והתושבות בהן הקפיצים ממוקמים, שינוי של השסתומים עצמם, של הנדנדים במידה וקיימים, ובמנועים בעלי גלי זיזים תחתיים – שיפור של מוטות הדחיף ומנגנון הפעלת השסתומים. לא נעסוק בפרק זה בשיפור מנגנוני מוטות הדחיף.

אחרי שאנחנו יודעים מה סוג הביצועים והאמינות אליהם אנו שואפים מהמנוע, ואנו גם סגורים פחות או יותר על התקציב הדרוש לשיפור כל מערכת במנוע. כמו כן עלינו לדעת שראשי מנוע מסוימים אינם ניתנים לשיפור באותה קלות כמו ראשי מנוע אחרים. ישנם מנועים בהם היצרן הקדיש תשומת לב מיוחדת לעיצוב תא הבעירה והמעברים. בראשים מסוג זה למעט החלקה בסיסית לא ניתן לבצע בקלות שינויים שיביאו שיפור בביצועי המנוע. ראשי מנוע מסוג זה מצריכים השקעה גדולה יותר של כסף על מנת להשיג שיפור בביצועים לעומת ראשי מנוע "בסיסיים" יותר. 

ראש המנוע הוא החלק המשמעותי ביותר בכל מנוע ממנו נדרשים ביצועים ספורטיביים/חזקים. לא ניתן להפיק הספק גבוה ממנוע שזרימת הגזים בו אינה טובה או לקויה. אם זרימת הגזים אינה יעילה, הפוטנציאל הטמון במנוע לא יכול להגיע לידי ניצול מלא.
באופן דומה, לא ניתן להשיג הספק גבוה ממנוע בו תכנון תא הבעירה אינו יעיל. אם המנוע אינו יכול לשרוף את התערובת באופן יעיל, לא נוכל לנצל את מלוא הפוטנציאל הטמון במנוע. 

התיאוריה אומרת שראש מנוע שבו זרימת הגזים היא מכסימלית בבדיקה (בדיקה זו מבוצעת באמצעות מכשיר הקרוי Flowbench), יוכל להכניס יותר תערובת לתא הבעירה, ולפנות את הגזים השרופים במהירות וביעילות מירביים. כלומר, ראש מנוע כזה יניב הספק גדול יותר מאשר ראש מנוע עם נתוני זרימה טובים פחות בבדיקה על ה Flowbench. אבל, לפעמים תיאוריה לחוד ומציאות לחוד.... 

לפני כמה שנים התגלה די במקרה על ידי מחלקת מרוצים של יצרן ידוע שנתוני זרימה מכסימליים בראש המנוע במתקן הבדיקה אינם מובילים בהכרח להספק מכסימלי מהמנוע. מחלקת המרוצים בנתה סדרה של ראשים למנועי המרוץ. את הראשים שהפיקו את הזרימה הכי טובה הם השאירו אצלם, ואת הראשים המעט פחות טובים הם העבירו לרוכבים פרטיים. לאחר מכן התגלה כי על הדינמומטר ההספק של מנועי הקבוצה הרשמית לא היה גבוה יותר משל מנועי המתחרים הפרטיים. מאז, נבדק כל ראש גם על הדינמומטר, וגם על ה Flowbench.

את מעברי הפליטה והיניקה בראש המנוע הידועים גם בשם Ports, כמעט תמיד ניתן לשפר. ראשי מנוע מיוצרים מאלומיניום (כמעט תמיד) בתהליך של יציקה. תהליך זה מאופיין בפני שטח לא חלקים במיוחד, ולכן, דפנות מעברי היניקה והפליטה אינן חלקות מספיק כדי לאפשר זרימה מירבית. החלקה פשוטה של מעברים אלה באמצעים שונים (אפשר אפילו עם נייר לטש מים והמון סבלנות) תפיק שיפור מסוים בביצועי המנוע בקלות יחסית. את הרווח האמיתי בזרימה בראש ניתן להפיק מהגדלה של המעברים – הפעולה הידועה בכינוי פורטינג. הגדלה של המעברים מאפשרת כניסה של יותר תערובת למנוע, ניתן לשרוף יותר דלק, וכך להפיק יותר הספק. תתפלאו באיזו מידה אפשר להרחיב את המעברים מבלי שתהיה לכך השפעה שלילית על עמידות ראש המנוע ואמינות המנוע. 

כשמבצעים פורטינג כהלכתו, ישנן כמה טעויות מרכזיות שעלינו לשים לב שלא מתרחשות גם בראש המנוע שלנו:
א: החלקת המעברים עד שהם מבריקים כמו ראי. הטעות בהא הידיעה בביצוע פורטינג. מנועים בעלי מעברים חלקים כמו ראי אינם מפיקים יותר הספק על הדינמומטר מאשר מנועים עם מעברים חלקים שאינם מבריקים כמו ראי. לעומת זאת, כאשר המעברים חלקים כמו ראי, במהלך זרימת האוויר עם התערובת הקרה מאוד ביחס לטמפרטורת ראש המנוע, נוצר עיבוי של תערובת על דפנות הצילינדר. עיבוי זה הופך לטיפות דלק גדולות, שמדי פעם מחליקות על דופן המעבר ונכנסות לראש המנוע: תא הבעירה מקבל פתאום כמות אדירה של דלק לשרוף – לא כפי שצריך להיות. מנוע כזה לא ניתן לתאם שיעבוד חלק ובצורה מאוזנת.
ב: הגדלת המעברים עד כדי פגיעה בעמידות המנוע. לא כל ראש מנוע בנוי באופן זהה. לכן, לפני שמתחילים להגדיל מעברים בראש, יש לבדוק כמה עובי דופן יש למעברים, ולפי עובי דופן זה להבין כמה חומר ניתן להוריד מהראש. יש לשים לב במיוחד למעברי הפליטה שהם חמים מאוד ומסביבם עובר נוזל קירור. עובי דופן קטן מדי יכול לגרום לסדקים במעברים בראש המנוע.
ג: הגדלה אחידה של המעברים על פני כל הדרך מדפנות ראש המנוע עד אל השסתומים. כאשר הגזים נכנסים ויוצאים מהמנוע הם מבצעים פניות שונות יחד עם העיקולים של מעברי היניקה והפליטה. הגדלת הפורטים צריכה לתאום פניות אלה. בתמונה ניתן לראות כיצד מופקת זרימת גזים יותר יעילה בכניסה לתא הבעירה על ידי ביצוע הגדלת של מעברי היניקה באופן ממוקד לפי צורת המעבר. ניתן גם לראות כיצד הגדלה אחידה של הקוטר של כל המעבר פוגעת בזרימת הגזים דרך השסתום. 

בתמונה הבאה ניתן לראות כיצד מבוצעת הורדה של חומר מהדופן העליונה של המעבר, והוספה של חומר לדופן התחתונה. זאת כדי לעדן את העיקול שהגזים מבצעים בתוך המעבר. עידון של העיקול מניב זרימה יותר טובה ויעילה של הגזים. כמו כן, ניתן בתמונה לראות את כמות החומר הגדולה התומכת במוביל השסתום. 


א: מובילי השסתומים. מובילי השסתומים בולטים לתוך מעברי היניקה והפליטה, ופוגעים בזרימה. לכן, כמה שפחות בליטה של מובילי השסתומים לתוך המעבר – יותר טוב. יש לשים לב שמובילי השסתומים לא קוצצו יותר מדי, ושעדיין יש תמיכה נאותה לשסתום. בתמונה למעלה, ניתן לראות שאם נוריד את כל החומר התומך במוביל השסתום, ונקצר את מוביל השסתום כך שלא יבלוט כלל לתוך המעבר, המוביל יתקצר יותר מדי, עד לפגיעה קשה באמינות המנוע.

אם הפורטינג בוצע כמו שצריך, והשסתומים טופלו בהתאם, ניתן להשיג תוספת ביצועים במנוע ללא פגיעה משמעותית באמינות המנוע. יתר על כן, השיפור בביצועים יורגש כמעט על כל תחום הסל"ד של המנוע. זהו אחד השיפורים הבודדים שניתן לבצע שלא פוגע באמינות, וגם משפר לאורך טווח סל"ד רחב מאוד, ומכאן חשיבותו הרבה.

בתמונה הבאה: הקו הירוק מראה את מדידת הדינמומטר שבוצעה ב KTM625SMC סטנדרטי. הקו האדום מראה את השיפור אחרי טיונינג מלא של ראש המנוע שכלל טיפול יסודי במעברים ובתושבות השסתומים. ניתן לראות שיפור של כ 10% במומנט ובהספק המירבי. המרשים הוא התוספת לביצועים לאורך כמעט כל תחום הסל"ד. המחיר 1100 יורו לעבודת ראש בלבד..... 

בפרק זה דנו בעיקר על המעברים בראש המנוע. בפרק הבא נדון בחלקים נוספים בראש המנוע הדורשים התיחסות.

שליחת כתבה לחבר
תגובות גולשים    הוספת תגובה חדשה
1.אביפורטינג???23/07/2007 23:11:30
לא ההחלקה היא הייעול בהזנת המנוע! פשוט לא ייאמן...


by xol | רשת מתנות מקוריות | דומיין עברי | משחקים וקונסולות | לוח קטנועים ואופנועים