Iskunpituus: avain Moottorin hyötysuhteeseen

vaikka on monia tekijöitä, jotka vaikuttavat moottorin tehokkuuteen, ensisijainen tekijä, joka on otettava huomioon, on itse moottorin geometria. Moottorin kokonaiskoolla ei ole merkitystä, vaan myös moottorin sylinterien kuvasuhteella—joka on määritelty iskunpituussuhteella-on merkitystä. Selittääksemme, miksi, on otettava huomioon kolme tekijää: sylinterin lämmönsiirto, sylinterin haaskaus ja kitka.
yksinkertaiset geometriset suhteet osoittavat, että moottorisylinterin, jolla on pidempi iskuväli, pinta-ala altistuu palokammion kaasuille, on pienempi kuin sylinterin, jolla on lyhyempi iskuväli. Pienempi alue johtaa suoraan pienempään sylinterin lämmönsiirtoon, suurempaan energian siirtoon kampiakselille ja siten suurempaan hyötysuhteeseen.
sylinterin haaskaus-kaksitahtiilmiö, jossa sylinterin pakoaineet korvataan raikkaalla ilmalla—vaikuttaa voimakkaasti myös iskunpitoisuuden ja porauksen suhde kaksitahtimoottorissa. Iskunpitoisuuden kasvaessa kasvaa myös matka, jonka raitis ilma joutuu kulkemaan sylinterin toisessa päässä olevien imuporttien ja toisessa päässä olevien pakokaasuporttien välillä. Tämä lisääntynyt etäisyys johtaa suurempaan haaskaustehokkuuteen ja sen seurauksena alhaisempaan pumppaustyöhön, koska vähemmän raitista ilmaa menetetään latauksen oikosulun kautta.
Moottorin kitkaan vaikuttaa iskun ja porauksen suhde kahden kilpailevan vaikutuksen vuoksi: kampiakselin laakerikitka ja tehosylinterin kitka. Iskun ja porauksen suhteen pienentyessä laakerin kitka kasvaa, koska suurempi männän pinta-ala siirtää suurempia voimia kampiakselin laakereille. Vastaava lyhyempi isku johtaa kuitenkin renkaan ja sylinterin rajapinnasta peräisin olevan tehosylinterin kitkan vähenemiseen.
Achates Powerilla on tehty laajoja analyysejä kaikilla kolmella osa-alueella, jotta voidaan oikein tunnistaa optimaalinen moottorigeometria, joka tarjoaa parhaan mahdollisuuden erittäin tehokkaaseen polttomoottoriin. Sylinterin sisällä tehdyt simulaatiot ovat osoittaneet, että lämmönsiirto kasvaa nopeasti alle iskusta kantoon-suhteen noin 2, moottorijärjestelmien simulaatiot ovat osoittaneet, että pumppaustyö kasvaa nopeasti alle iskusta kantoon-suhteen noin 2.2 (koska siihen liittyy scavenging tehokkuutta), ja Moottorin kitka mallit ovat osoittaneet, että kampiakselin laakeri ja teho-sylinterin kitka arvot, suurimmaksi osaksi, kumoavat toisensa meidän vastusti-mäntä, kaksitahtimoottori.
tässä on huomattava, että vastakkaisessa mäntämoottorissa-jossa on kaksi mäntää sylinteriä kohti, jotka toimivat vastakkaisella, edestakaisella liikkeellä—”isku” johtuu kahden männän yhteisliikkeistä ja on suurin piirtein kaksinkertainen siihen etäisyyteen nähden, jonka toinen männistä kulkee puolen kierroksen aikana. Tämä seikka mahdollistaa sen, että vastakkaisella mäntämoottorilla on paljon suuremmat iskunpituussuhteet kuin moottorilla, jossa on yksi mäntä sylinteriä kohti ilman, että sillä on liian suuret männän keskimääräiset kierrosnopeudet, jotka ovat haitallisia inertiakuormitukselle ja kitkalle.
asiayhteyttä varten alla on kaavio joidenkin nykyisten nelitahtimoottoreiden tehotiheydestä iskunpituuden suhteen, joka on suunniteltu monenlaisiin sovelluksiin. Huomaa, että kaikissa kaavion moottoreissa on sylinterinkannet, joten isku kuvaa todellista männäniskua. Tiedot juoni osoittaa suuntaus, jossa moottorit, jotka vaativat suurta tehotiheyttä – kuten kilpa-autot-on pieni isku-reikä suhde, ja moottorit, jotka vaativat suurta polttoainetehokkuutta—kuten raskaiden kuorma-autojen ja merenkulun rahtilaivojen—on suuri isku-reikä suhde.

rajoittava tekijä tässä suhteessa on männän liikkeestä lähtevät inertiavoimat. Suuren tehotiheyden saavuttamiseksi Moottorin on toimittava suurella kierrosnopeudella (jopa 18 000 kierrosta minuutissa Formula 1-moottorille), mikä johtaa suuriin inertiavoimiin, joita on rajoitettava käyttämällä pientä iskuvoimaa. Suurta hyötysuhdetta vaativissa sovelluksissa tarvitaan pitkä iskuvoima-kantosuhde ja männän inertiavoimien vuoksi taas hitaampi moottorin kierrosnopeus ja pienempi tehotiheys. 2,5 metrin iskulla varustetussa merisovelluksessa moottorin kierrosnopeus on rajoitettu 102 rpm: ään.
vertailun vuoksi Achatesin teho vastusti mäntämoottoria, kaksitahtimoottoria, jonka iskusuhde on 2,2 – 2,6. Iskunpitoisuuden ja kantavuuden välinen suhde mahdollistaa erittäin tehokkaan polttomoottorin luomisen samalla kun männän keskimääräiset kierrosnopeudet ovat verrattavissa tällä hetkellä saatavilla oleviin Keski – ja raskassovelluksissa oleviin moottoreihin. Kaikki vastakkaiset mäntämoottorit, joiden iskunpituussuhde on alle 2, kärsivät suuresta sylinterilämmönsiirrosta ja huonosta haaskauksesta, jotka molemmat heikentävät Moottorin kokonaistehokkuutta.