Как влияят на мощността диаметърът на цилиндрите и ходът на буталата

Работният обем на двигателя зависи от диаметъра на цилиндрите и хода на буталата, тоест разстоянието, което буталата изминават от горната до долната мъртва точка. Ходът се определя от радиалното отместване на шийките на коляновия вал спрямо централната линия на основните лагери. По-голямо отместване води до по-дълъг ход.

Работният обем на двигателя се изчислява чрез формула, в която диаметърът и ходът играят ключова роля. Тя включва изчисляване на обема на един цилиндър, след което той се умножава по броя на цилиндрите. При равни други характеристики, двигателите с по-голям работен обем имат по-голяма мощност от по-малките, което дава основание за поговорката „няма заместител на работния обем“.

Докато автомобилните инженери са прекарали безброй часове в проучване на идеалното съотношение между диаметър и ход за своите двигатели, много производители са взели нещата в свои ръце с творения като Chevy small block 383 stroker, например. 383 Chevy 350 блок е с увеличен диаметър 0,76 мм и колянов вал с по-дълъг ход от 400 Chevy small block - 95,25 мм, в сравнение с 88,39 мм ход на стандартния 350 колянов вал. Макар коляновият вал да се нуждае от някои модификации, за да се побере в блока, ползите от добавянето на по-голям ход правят 383 stroker един от най-мощните Chevy small block двигатели, което го прави привлекателен за някои любители на тунинга.

Механиката за добавянето на повече ход

При двигателя с работен обем 6266 кубика, увеличаването на мощността се дължи на по-големия обем, но и на по-високия въртящ момент, постигнат благодарение на по-дългия ход на коляновия вал. Когато коляновият вал се върти около централната си ос, поддържана от основните лагери в блока, шийките на биелите превръщат въртеливото движение на вала в линейно движение на буталата. По време на компресионния ход биелите изтласкват буталата към цилиндровата глава, а при работния ход изгарянето на горивото притиска буталото надолу и предава сила обратно към коляновия вал.

Предимството на по-дългия ход е, че той осигурява по-голям радиус на действие на силата, което механично води до увеличен въртящ момент при едно и също налягане в цилиндъра. Затова двигатели като 383 stroker развиват по-голям въртящ момент в сравнение със стандартния 350, дори при сходни други параметри.

Въртящият момент на двигателя е един от факторите, които определят неговата мощност, а другият е броят на оборотите в минута. Използвайки опростената версия на уравнението за мощност – Мощност = Въртящ момент x об./мин. / 5252 – можем да видим, че между два двигателя с еднакъв въртящ момент, този с по-високи обороти има по-голяма мощност. Оборотите се ограничават от редица фактори, като въздушния поток, приплъзване на клапаните, скоростта на буталото и дължината на хода. Бутало, свързано с колянов вал с по-дълъг ход, трябва да се движи по-бързо, за да постигне същите об./мин. като бутало в двигател с по-къс ход.

Каква роля играе диаметърът на цилиндъра за мощността на двигателя

Сега, когато знаем как те влияят на оборотите, можем да видим, че двигателите с прекалено дълъг ход обикновено не са подходящи. Това се вижда, когато сравняваме съотношенията между диаметъра и хода на някои легендарни атмосферни двигатели с висока мощност от General Motors, Ford и Mopar. Всички те използват по-големи диаметри в сравнение с хода на коляновия вал, което е състояние, широко известно като „oversquare”.

Добър пример за това как малките разлики в съотношението между диаметъра и хода могат да повлияят на производителността е сравнението между малките блокови двигатели Chevrolet и Ford с обем 6557 кубика. Макар и двата двигателя да не са проектирани с оглед на максимална мощност, Chevy 400 фабрично е способен да развие повече мощност. Това се дължи отчасти на по-големия диаметър в сравнение с перфектно квадратния подход на Ford.

В допълнение към връзката между конските сили, въртящия момент и оборотите, способността да се подава повече въздух към двигателя също играе важна роля. Цилиндрите с по-голям диаметър могат да поемат по-големи всмукателни и изпускателни клапани, което позволява по-голям въздушен поток през двигателя. 

Всичко това показва, че съотношението трябва да бъде много внимателно подбрано, за да се постигне желаната мощност и здравина. Във всеки случвай не е добра идея да се увеличи значително само диаметъра или хода.