א-ב במכונאות

מידות צילינדר: OVERSQUARE ו- UNDERSQUARE

במאמר זה אנסה להתמקד ביחסי הגומלין בין גל הארכובה-צילינדר-בוכנות, ובמונחים OVERSQUARE ו- UNDERSQUARE המתארים את היחס בין קוטר הבוכנה למהלך שהיא מבצעת בצילינדר ובעוד כמה עובדות מעניינות אחרות, בתקווה שלא יצא סלט..

OVERSQUARE הוא מונח המתאר מנוע שקוטר הצילינדר בו, גדול ביחס למהלך. לכל אופנועי הספורט בוכנות ביחס כזה, ללא יוצאים מין הכלל.
UNDERSQUARE הוא מונח המתאר מנוע שקוטר הצילינדר בו, קטן ביחס למהלך. לרוב דגמי הארלי דייוידסון ולמנועים מתונים אחרים יש בוכנות ביחס כזה או שמתקרב ליחס כזה.

מה הסיבות לשוני במידות הצילינדרים?
לכל אופנוע, מנוע משלו בהתאם ליעוד ומכאן נובע השוני. באופן עקרוני, להשגת הספק גבוה יש צורך במהלך קצר של הבוכנה. את זה עושים ע"י שימוש בגל-ארכובה קטן קוטר. את הנפח משיגים ע"י הגדלת קוטר הצילינדר. לעומת זאת, לצורך השגת כוח כבר בתחתית הסל"ד ומנוע גמיש כמו שיש לתיירנים היום (CRUISERS), יש צורך בבוכנות עם מהלך ארוך יותר וקוטר צילינדר קטן.
לכל אחד מין המנועים ישנם יתרונות וחסרונות, שאת חלקם פתרו ע"י שימוש בכל מיני פטנטים פשוטים או טכנולוגיות מורכבות. חלק מהבעיות לא ניתן לפתרון, ממגבלות פיזיקליות.

קל יותר לתכנן מנוע "רגיל", ללא יומרות, הספק, מומנט ונפח יוצאי דופן. הבעיות מתעוררות כאשר חורגים מין הממוצע הזה, לדוגמא, תיכנון מנוע עם יעוד ספורטיבי תחרותי מחד ושעדיין יהיה פרקטי (פחות או יותר) לשימוש יומיומי. או תיכנון מנוע בעל נפח מנוע גדול (1800 V2) המצריך בוכנות ענק.

במצגת מוצגים שני מנועים בעלי נפח זהה אך עם גל ארכובה שונה. כבר ממבט ראשון ניתן לראות מספר עובדות מעניינות (לחץ על "הקלק למידע"). 1) מהלך הבוכנה שווה לקוטר הסיבוב של פין גל הארכובה, בשני המנועים. מה שאומר שכל שינוי במהלך הבוכנה מצריך שינוי בגל הארכובה, ולהיפך. 2) למרות ששני גלי הארכובה מבצעים מספר שווה של סיבובים בזמן נתון, הבוכנה הימנית, ה-UNDERSQUARE, מהלכה ארוך יותר ומהירותה גבוהה יותר.


היתרונות והחסרונות של שני המנועים:
אם נשווה בין בוכנת סוזוקי R750 לבוכנת הארלי 883 נגלה שבסל"ד זהה בשני המנועים (וזה לא משנה אם זה 3000, 4000 או 6000 סל"ד), מהירות בוכנת ההארלי כפולה, מזו של הסוזוקי. וכאן בעצם מתגלית המגבלה העיקרית של המהלך הארוך (במנוע UNDERSQUARE) - מהירות גדולה של הבוכנה מייצרים יותר חום ובלאי, אך בעיקר העומסים שמופעלים על הבוכנה בעצירה-האצה בצילינדר, גדולים יותר. שוב, מדובר במגבלה ולא בבעיה, היות וההארלי לא יועד להגיע לסל"ד גבוה מלכתחילה.
מצד שני, קוטר תא השריפה הקומפקטי ביחס למהלך הארוך, מייצרים יניקה מהירה של דלק ועירבול טוב יותר בתא השריפה (Turbulence). התוצאה, ניצול טוב יותר של דלק וביחד עם המהלך הגדול (מהלך=מנוף - ראה מאמר כאן), נוצר מומנט רב בסל"ד נמוך ומנוע שבד"כ גמיש מאד.

חסרונות של OVERSQUARE בעיקר קשורים למומנט בסל"ד נמוך. המהלך הקצר של הבוכנה ביחד עם תא שריפה רחב, הם לא סביבה אופטימלית להצתת תערובת הדלק. כנ"ל לגבי המעברים הרחבים, ההכרחיים למנוע בכדי שיוכל לנשום טוב בסל"ד גבוה, מייצרים מהירות נמוכה של יניקה בסל"ד נמוך. זמני פתיחת שסתומים ארוכים מאפשרים למנוע לינוק עוד תערובת בסל"ד גבוה, אך מפחיתים מיעילות היניקה בסל"ד נמוך. ולכן בד"כ מנועים כאלו מתוחכמים יותר ושופעים טכנולוגיות ופטנטים שאמורים לשמור על מומנט בסל"ד נמוך ולא על חשבון הספק. אחד הפתרונות הוא תזמון שסתומים משתנה - בסיבובי מנוע נמוכים זמני פתיחת השסתומים יהיו קצרים, ובסל"ד גבוה, ארוכים. לקוואסקי GTR1400 יש תיזמון משתנה של שסתומים, וההונדה VFR מצוייד במערכת שפותחת בתחילה שני שסתומים (מתוך 4 לכל צילינדר) ובסל"ד בינוני את השניים הנותרים. עוד פטנט נחמד ומאד פשוט שהמציאה YAMAHA קיים ב V-MAX ונקרא V-BOOST. מנוע הV-MAX מצוייד ב-4 קרבורטורים יחסית קטנים, למומנט בריא בסל"ד נמוך. מערכת ה V-BOOST כוללת מגופים שנמצאים בתעלות היניקה. באזור ה 6000 סל"ד (סל"ד בינוני) מגופים אלו נפתחים ומאפשרים לכל צילינדר בתורו, לינוק דלק משני קרבורטורים, במקום מאחד.

לסיכום:
בשני סוגי מנועים אלו, אין מפסידים או מנצחים. הבחירה במנוע כזה או אחר תלויה ביעוד, באופי המבוקש, ואפילו בתכתיבים אופנתיים. אם זה לא היה כך, ההונדה וולקרי - בוקסר 6 צילינדרים, לא היה קיים, כל מיני הארלים רוטטים היו נעלמים אל תוך דפי ההיסטוריה ובכלל, היה מ ש ע מ ם וההפסד, היה רק שלנו הרוכבים.

עובדות מעניינות:
1) הנוסחה לחישוב נפח הצילינדר במנוע: מהלך הבוכנה X פאי (3.14159265) X רדיוס הקדח בריבוע

2) להגדלת קוטר הצילינדר תהיה השפעה רבה יותר על נפח המנוע, מאשר בהגדלת המהלך. לדוגמא: ניקח מנוע בנפח 98 סמ"ק, עם מהלך 50 מ"מ וקוטר 50 מ"מ. הגדלת קוטר הבוכנה ב-10 מ"מ תגדיל את הנפח ל- 141 סמ"ק. לעומת זאת, הגדלת המהלך ב-10 מ"מ, תעלה את הנפח רק ל- 117 סמ"ק.

רכב ממוגן (מעיל טוב, פאה נוכרית, מכנס ארוך, נעליים גבוהות, כפפות וקסדה רכוסה!), ובזהירות, כדי שנוכל להיפגש! אל תהיה שאנן או חוליגן, וכבד את חוקי התנועה הבסיסיים. אם צריך, תן זכות קדימה והתחשב באחרים- הנוסעים, הרוכבים בכביש, והולכי הרגל.

© כל הזכויות שמורות motoetc.com | עידכון אחרון 7/2010 | על האתר | צור קשר | English