Βελτίωση κινητήρων

Μπιέλες τιτανίου, αλουμινίου, σφυρήλατες, χυτές
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

16/12/2016

Ποιες είναι οι καλύτερες μπιέλες; Οι ατσάλινες; Οι σφυρήλατες; Οι τιτανίου; Οι αλουμινένιες; ΌΛΕΣ είναι η σωστή απάντηση, αφού το υλικό και η μέθοδος κατασκευής της μπιέλας, εξαρτώνται από τον τύπο του κινητήρα και το είδος της δουλειάς που θέλουμε να κάνει. Έτσι, ακόμα και αν το ζητούμενο είναι οι απόλυτες επιδόσεις, το ποιο είδος μπιέλας είναι κατάλληλο για τον κινητήρα μας, το καθορίζει η χρήση.

Χυτές (Ατσάλινες)

Οι χυτές ατσάλινες μπιέλες είναι το πιο κοινό είδος και χρησιμοποιείται στο 99% των κινητήρων παραγωγής. Για την κατασκευή τους γίνεται απλή χύτευση ατσαλιού στο καλούπι. Είναι πιο σκληρές και άκαμπτες από τις αλουμινένιες, αλλά πιο μαλακές από τις σφυρήλατες και τις τιτανίου. Σαφώς υπάρχουν διαφορές στην ποιότητα, καθώς η περιεκτικότητα σε άνθρακα δεν είναι σε όλες η ίδια και ο κάθε κατασκευαστής χρησιμοποιεί διαφορετικής ποιότητας ατσάλι, ώστε να ταιριάζει με την απόδοση του συγκεκριμένου κινητήρα. Αυτό του τύπου οι μπιέλες είναι ιδανική επιλογή για κινητήρες χαμηλής και μέσης ειδικής ισχύος.

Πλεονεκτήματα

Εύκολη διαδικασία παραγωγής

Χαμηλό κόστος αντικατάστασης

Μειονεκτήματα

Περιορισμένη αντοχή στις υψηλές καταπονήσεις

Σφυρήλατες (Ατσάλινες)   

 

Σφυρήλατες είναι οι ατσάλινες μπιέλες που έχουν υποστεί σκλήρυνση μέσω συμπίεσης. Η μέθοδος αυτή έχει σκοπό να δώσει συγκεκριμένη κατεύθυνση στη μοριακή δομή του ατσαλιού (στην περίπτωσή μας κατά μήκος της μπιέλας) με αποτέλεσμα να αυξηθεί η μηχανική αντοχή. Έτσι, μια σφυρήλατη μπιέλα μπορεί να αντέξει μεγαλύτερες δυνάμεις από μια χυτή. Οι κατασκευαστές εκμεταλλεύονται αυτό το χαρακτηριστικό, είτε για να μειώσουν το υλικό και να φτιάξουν ελαφρύτερες μπιέλες με την ίδια αντοχή των χυτών, είτε για μεγαλύτερη αξιοπιστία σε κινητήρες παραγωγής με πολύ μεγάλη ειδική ισχύ (π.χ. Supersport, Superbike, Motocross κτλ).

Πλεονεκτήματα

Ανθεκτικότητα στις ισχυρές καταπονήσεις

Λογικό κόστος κατασκευής

Λογικό βάρος

 

Μειονεκτήματα

Αν μιλάμε για κινητήρες παραγωγής δεν έχουν μειονεκτήματα. Για αγωνιστική χρήση υπάρχουν καλύτερες επιλογές

Τιτανίου

Είναι το σκληρότερο και ελαφρύτερο υλικό που μπορείς να χρησιμοποιήσεις για να φτιάξεις μια μπιέλα. Σχεδόν όλοι οι αγωνιστικοί κινητήρες έχουν τέτοιου είδους μπιέλες καθώς είναι οι πιο κατάλληλες όταν το ζητούμενο είναι οι πολύ υψηλές στροφές και ακραίες τιμές γραμμικής ταχύτητας εμβόλου. Τα τελευταία χρόνια χρησιμοποιούνται και σε εξωτικές μοτοσυκλέτες παραγωγής (Ducati Superleggera, MV Agusta F4 CC, Yamaha R1M κ.τ.λ)

 

 Πλεονεκτήματα

Ακαριαία μεταφορά δυνάμεων στον στρόφαλο

Ταχύτατη άνοδος στροφών

Δυνατότητα επίτευξης υψηλής γραμμικής ταχύτητας εμβόλου

Μειονεκτήματα

Λόγω σκληρότητας καταπονούν υπερβολικά τα κουζινέτα στροφάλου και τον ίδιο τον στρόφαλο. Γι΄αυτό σπάνια χρησιμοποιούνται σε αγώνες endurance από ιδιωτικές ομάδες με μικρό budget

 

Αλουμινίου

Οι μπιέλες αλουμινίου είναι οι πιο ογκώδεις και μαλακές απ’ όλες, ενώ όπως γνωρίζουμε, το αλουμίνιο έχει μνήμη και συσσωρεύει τις καταπονήσεις που δέχεται. Γι΄αυτούς τους λόγους οι μπιέλες αλουμινίου χρησιμοποιούνται στους… ισχυρότερους κινητήρες του κόσμου! Όταν σκοπεύεις να φτιάξεις ένα κινητήρα που βγάζει περισσότερους από 200 ίππους ανά κύλινδρο, οι αλουμινένιες μπιέλες είναι μονόδρομος. Οι κινητήρες Dragster που βγάζουν 2000-3000 ίππους (με turbo και nitro) έχουν μπιέλες αλουμινίου διότι αν είχαν πιο σκληρές θα έσπαγε ο στρόφαλος. Οι μπιέλες αλουμινίου μπορούν και απορροφούν το αρχικό “χτύπημα” της εκτόνωσης του εμβόλου και μεταφέρουν πιο ομαλά την δύναμη προς τον στρόφαλο.

 

 Πλεονεκτήματα

Προστατεύουν τον στρόφαλο από τις καταπονήσεις

Μειονεκτήματα

Είναι αναλώσιμο ανταλλακτικό και πρέπει να αντικαθιστάται συχνά καθώς συσσωρεύει τις καταπονήσεις

Είναι ογκώδεις και δημιουργούν χωροταξικά προβλήματα στον σχεδιασμό των κάρτερ  

 

Νέου τύπου δίχρονος περιστροφικός κινητήρας με κόφτη στις 25.000 στροφές!

Με 160 ίππους και μόλις 15 κιλά βάρους ή 340 ίππους και 30 κιλά
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

27/1/2022

Ο περιστροφικός κινητήρας Omega 1 που παρουσίασε (σε σχέδια…) η αμερικάνικη εταιρεία Astron Aerospace έχει βάρος μόλις 15 κιλά (όσο δηλαδή ένας μονοκύλινδρος αερόψυκτος δίχρονος κινητήρας μοτοποδηλάτου!) και μέγιστη ιπποδύναμη που φτάνει τους 160 ίππους στις 25.000 στροφές. Οι αριθμοί πραγματικά ζαλίζουν και κάνουν κάθε άλλου τύπου κινητήρα εσωτερικής καύσης να ντρέπεται. Δεν είναι όμως μόνο οι αριθμοί που δίνουν σοβαρά πλεονεκτήματα στον Omega 1, αλλά και η σχετική απλότητα των μηχανικών μερών του, που μειώνει στο ελάχιστο τα κινούμενα μέρη και δεν έχει κραδασμούς καθώς τίποτα δεν έχει παλινδρομική κίνηση. Την ίδια στιγμή, οι απώλειες τριβών είναι ελάχιστες σε σχέση με έναν εμβολοφόρο κινητήρα και δεν εισχωρεί λιπαντικό στο θάλαμο καύσης, μειώνοντας τις εκπομπές ρύπων.

Επίσης σε αντίθεση με τον κινητήρα Wankel και τους στροβιλοκινητήρες, ο Omega 1 μπορεί να διακόπτει τη διαδικασία καύσης έως και σε μία για κάθε 50 πλήρεις περιστροφές, όταν δουλεύει στο ρελαντί ή στις κατηφόρες και γενικά όταν οι συνθήκες δεν απαιτούν έργο από τον κινητήρα, μειώνοντας ακόμα περισσότερο την κατανάλωση και τις εκπομπές ρύπων.

Πως δουλεύει όμως; Η σχεδίασή του είναι πολύ απλή, σε σημείο μάλιστα που σε κάνει να αναρωτιέσαι πως δεν το σκέφτηκε κανείς άλλος μέχρι σήμερα…

Ουσιαστικά θυμίσει μηχανικό υπερσυμπιεστή με λοβούς και πράγματι ο μισός κινητήρας κάνει ακριβώς την ίδια δουλειά, δηλαδή συμπιέζει τον αέρα έως και τα 14bar. Ναι σωστά διαβάσατε, 14bar και όχι 14psi. Για να έχετε ένα μέτρο σύγκρισης, ένας εμβολοφόρος υπετροφοδοτούμενος κινητήρας βενζίνης (98-100 οκτανίων τουλάχιστον) δύσκολα θα δουλέψει σωστά με πίεση άνω των 2bar, ενώ για να ξεπεράσεις τα 2bar θα πρέπει να καταφύγεις σε καύσιμα με ειδικά πρόσθετα και να βρεις τρόπους να κρατήσεις τις θερμοκρασίες στο θάλαμο καύσης σε λογικά επίπεδα. Κρατήστε το αυτό διότι και στην περίπτωση του Omega 1 δεν αναφέρουν το είδος του καυσίμου.

Έχει πάντως μπουζί, οπότε καίει καύσιμα που αναφλέγονται με σπινθήρα, όμως η Astron λέει ότι τις υψηλές στροφές μπορεί να λειτουργήσει με καύσιμα που “αυταναφλέγονται” σε συνθήκες υψηλής συμπίεσης, όπως το πετρέλαιο, η κηροζίνη κ.τ.λ. δηλαδή ακολουθεί τις αρχές λειτουργίας των αεροπορικών στροβιλοσυμπιεστών. Με άλλα λόγια, θεωρητικά έχει τη δυνατότητα (ανάλογα τη χρήση και τις συνθήκες λειτουργίας) να καίει κάθε μορφής υγρό καύσιμο.

Επιστρέφοντας στα μηχανικά μέρη, ο υπερσυμπιεσμένος αέρας από τη μία μεριά του κινητήρα “αποθηκεύεται” σε έναν προθάλαμο που βρίσκεται στο κέντρο του και μέσω μιας περιστροφικής βαλβίδας διοχετεύεται την κατάλληλη στιγμή στην άλλη πλευρά όπου είναι ο περιστρεφόμενος θάλαμος καύσης, το μπεκ άμεσου ψεκασμού και φυσικά η εξάτμιση.

Σύμφωνα με την Astron, ο δικός τους κινητήρας δεν έχει τα προβλήματα “στεγανοποίησης” του θαλάμου καύσης που έχουν οι περιστροφικοί κινητήρες Wankel, οι οποίοι λόγω των φυσιολογικών φθορών των μετάλλων, χάνουν σταδιακά τη συμπίεση και την απόδοσή τους.

Σε ότι αφορά τους εντυπωσιακούς αριθμούς ιπποδύναμης και ροπής, εμείς θα περιμένουμε να δούμε και σε ποιες στροφές εμφανίζονται αυτοί οι αριθμοί, διότι άλλο πράγμα η οδήγηση τέρμα-γκάζι κι άλλο πράγμα η οδήγηση σε φυσιολογικές συνθήκες καθημερινής χρήσης.

Όπως κι αν έχει, ο Omega 1 της Astron υπόσχεται πάρα πολλά και λόγω μεγέθους  και απλότητας (δεν χρειάζεται καν σύστημα ψύξης) μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κάθε μορφής δίκυκλο. Ελπίζουμε η θεωρία να αποδειχτεί στη πράξη.