あなたはどのように正方形を超えることができますか？

ボア/ストローク比の制限要因は何か、そしてエンジンがより高いrpmとhp（具体的にはモーターサイクル）を検索する際に、どのように過剰なスクエアになるのか疑問に思っています...

rpmは約25 m / sの平均ピストン速度によって制限され、ストロークを減らすとピストン速度が低下するため、より高いrpmが可能になります。多くのスポーツバイクのb / s比はわずか1.6：1から1.8：1で、ピストン速度はわずか25 m / s未満です。バルブスプリングはおそらくrpmの制限要因であり、25 m / s未満にとどまるために必要なだけ高い比率を設定しているように見えます。つまり、二乗制限に達しないことを意味します。

バルブシステムがそれを処理できると仮定すると（デスモドロミックなど）、ボア/ストローク比を制限するものは何ですか？私が見つけることができる最高の生産比率は、2：1（86 x 43 mm）のDucatiのDesmosecidi RRです。また、低いストローク（25 m / sで約17,500 rpm）、デスモバルブ、ギア駆動カム、完全にバランスの取れた90度V4にもかかわらず、他のリトレバイクと同じ14,000のrpmを維持した理由も疑問です。

（エンジンの運動学の観点から）

ボア対ストローク比（B：S）の増加には、2つの潜在的な影響があります

1. ピストンとヘッドのクリアランスを削減します

   同じピストン変位と圧縮比（CR）を維持するには、上死点（TDC）のピストンとヘッド間のギャップを小さくする必要があります。これは、ボアが大きいと、同じ変位に対してストロークが小さくなることを意味するためです。

   Desmosediciエンジン（0.25 l）に似た寸法のシンプルなフラットピストンの数値を計算しました。13.5：1のCRでは、シリンダーヘッドとピストン間のクリアランスは3.19 mmであるため、ドゥカティスティのエンジニアは実際に遊ぶ余地があまりありません。

   ボアとストロークの比率を変えて、さらにいくつかの数値を計算しました。

   • B：S 1.6では、クリアランスは3.70 mmに上がります
   • B：S 2.5では、クリアランスは2.75 mmに低下します

   それは大きな違いのように聞こえないかもしれませんが、それはそれが何であるかです。

   この種のクリアランスの違いが、ツーリングと製造コストにどれほどの影響を与えるかについてコメントする資格はありません。

2. ピストンとヘッドのクリアランスを維持するには、CRを減らす必要があります

   CRは熱効率に影響し、その後、トルクと出力に影響することに注意してください（この説明ではノッキング/自動点火のような制約を避けます）。

   B：S 2.5のいくつかの数値を計算しました。

   TDCで3.19 mmのクリアランスを維持するには、CRを13.5から11.65に下げる必要があります。

   これは、効率の約4〜5％の損失です。エンジンが最初に170馬力を出す場合、他のすべては同じですが、ボアを増やして約8馬少なくする必要があります。

これで、予想されるトルクの損失と高い回転数で戦うことができ、それが2番目の質問につながります。

エンジニアが回転数カウンターを特定の値に制限することを選択した理由には、材料の制限、信頼性の要件、および（おそらく）ロータダイナミックの問題など、多くの理由があります。回転制限を抑える運動学ではなく、ドゥカティにしか知られていないものです。

別の要因は、「ボアの強度」問題と、より大きなボアのピストンの重量増加です。

TDCでの往復力は非常に大きく、疲労に寄与するタイプの力（張力）です。BDCでの圧縮力は、コネクティングロッド/ピン/ピストンの応力に関してはそれほど問題ではありません。

私が思い出すと、TDC往復運動中にピストンピン領域の張力を計算するときに、そのベクトルが2乗されたRPMベクトルに対して乗算されるため、重量は大きな要因です。いずれにせよ、ピストン重量は重要ですが、ピストン強度も重要です。

そうは言っても、20K + RPMを回転させた楕円形ピストンのホンダバイクエンジンを覚えていると断言します。しかし、BxSがひどくオーバースクエアであることは思い出せません。

別の要因は、燃焼室の形状です。@Zaidはすでにピストンとヘッドのクリアランスについて言及しています。しかし、ボアが大きくなると、燃焼室の表面積も大きくなるため、壁への熱がさらに失われ、効率が低下します。

ストロークを減らすと、エンジンが生成するトルクも減少し（点火の力が短いアームに加えられる）、エンジンが低回転数で駆動しにくくなります。

より高いRPM（ほとんどのアプリケーションで12,000 rpm前後）で、バルブが開閉するのにかかる時間は、スプリングテンションだけでは非常に長いため、エンジンはこのためのエンジニアリングソリューションを必要とするため、複雑さとコストが増加しますエンジン。それは実行可能であり、実行されていますが、高回転のエンジンは常により高価です。