竞速发动机的深度改造——代老贾发

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航海模型的FSR-V（耐久）项目很像F1赛车，不仅需要选手过硬的操控技术和调整到良好状态的模型，还需要一颗强劲的心脏——发动机。
FSR-V比赛航线为100m×50m的封闭M形，预赛比赛时间为20分钟，决赛为30分钟，在此时限内完成圈数最多者获胜。因为多只船模同时航行（3~12只），所以除了加速、减速和急转弯外，还需要超越对手和把持航线防止被对手超越，此时发动机往往达到或超过极限转速。为了充分挖掘发动机的潜能，获得比对手更快的速度，改造发动机成了参赛选手的必修课。本文以一台FSR-V3.5级比赛用发动机为实例介绍了发动机的深度改造，相信其中很多方法也适用于空模发动机，因为竞速类的模型发动机彼此很相似。需要声明的是：发动机是非常精密的机器，改造它有较大难度，一旦失手会导致报废，因此，如果没有充分的准备、精湛的手工和优质的工具，就请不要效仿。
改造发动机的第一步：准备工具。模型发动机零件硬度较高，其中曲轴甚至经过淬火处理，不可能用普通手工工具加工。工欲善其事必先利其器，我选用了两款德国产的打磨头（图1），它比一般的金刚磨头效率更高。
图1 “专啃硬骨头”的打磨头
第二步：测量发动机参数。要改造一台发动机，必须先精确、全面地了解这台发动机。测量发动机最直观准确的工具是全圆规
（图2），
使用时把全圆规中心固定在发动机的曲轴上，读数指针固定在发动机的安装孔上
（图3）。


   
图2全圆规                 图3 全圆规使用方法
需要测量的数据有：进气角、排气角、扫气角、晚开角、晚关角。前三个角度大家比较熟悉，不再赘述，下面介绍一下后两个角度：
晚开角：活塞运行到下死点，准备上行吸气时，进气口尚未打开；当活塞继续上行，曲轴转到一定角度后进气口才打开：这个从下死点转到进气口打开的角度称为晚开角，它的主要功能是让机匣内形成一定的负压，从而在进气口打开时让混合气更快地进入机匣。
晚关角：活塞运行到上死点，转向下行时，进气口并未关闭；活塞继续下行，曲轴旋转一定角度后进气口才关闭：这个从上死点到进气口关闭转过的角度称为晚关角，它的功能是让更多的混合气进入机匣。模型发动机的转速很高，进气口混合气的流速也很高，而活塞刚开始下行压缩时机匣里的压力并不是很大，所以在惯性的作用下还有一些混合气可以冲进机匣。
本文发动机参数测量值为：排气角：167°；扫气角：130；进气角：213°；晚关角：36°；晚开角：69°。
下面来分篇介绍发动机各部分的改造方法。
发动机改造——曲轴篇
曲轴是发动机改造的“重头戏”。
1.进气口
动手之前先分析曲轴进气口的切面形状（图4），设计出改造后的理想轮廓。

图4 进气口（蓝线为改造前，红线为改造后）
分析图4可以看出：改造前混合气流动过程中会碰到台阶。根据计算，发动机进气口流速可高达33m/s，所以流管中的台阶会导致紊流，增大阻力，从而减少进气量，使输出功率停留在出厂水平。进气口的改造目标是减小进气阻力，根据以上分析，设计改造方案（图4中的红线）。曲轴进气口改造前后对比参见图5、图6。
   

图5 曲轴进气口的原貌      

图6 进气口打磨完毕
打磨时要注意两点：第一，扶稳曲轴，一次不要啃太多，宁可慢一点，也不要失手。尤其是进气口和轴表面的边缘部分，一旦失手就会改变发动机的进气角、晚开角和晚关角，可能导致发动机报废。第二，防止被碎屑割伤。曲轴经过淬火后硬度非常高，打磨下来的碎屑细小而锋利，像小刀片一样，所以最好戴着手套操作（图7）。如果碎屑不慎落到皮肤上，千万不要用手拍掉，否则会把金属屑刺进皮肤。这种情况有两个办法：用水冲洗和用磁铁吸。


图7打磨进气口
2.出气口
NOVAROSSI发动机曲轴转速在40000r/min左右，其引导槽像涡轮一样转动，使曲轴的出气口形成负压，从而能更好地吸气。出气口的改造就借鉴了这种设计。


出气口的改造方案 (图8)：在曲轴(图9)上打磨出两个成90°的单引导槽，并在曲轴的旋转迎风台上开一个扰流斜口，这个斜口可以在活塞下行时扰动正在被压缩的混合气，使其在扫气时有更好的流动性。
                     
图8  曲轴原貌
首先打磨比较简单的扰流斜口（图10，图11），这个步骤相对比较简单。
         
图9 打磨扰流斜口            

图10 打磨好的扰流斜口
然后打磨引导槽（图12）——两个成90°夹角的“逗号”，这是提升发动机功率最重要的地方。要注意：引导槽的外缘要和曲轴中心的圆相切；内缘打成一条从圆心延长出来的直线（图13）。



图11打磨第一个“逗号”

图12 第一个“逗号”完工
接着用相同的方法打磨第二个“逗号”

（图14），

图（15）
它的作用主要有两个：第一，增强吸气的力量；第二，平衡打磨扰流斜口和第一个“逗号”造成的曲轴不平衡。

图13 改造完成的出气口
至此整个曲轴的改造就完成了。
发动机改造——气缸篇
气缸的改造主要有两种途径：第一，改变扫气口和扫气道的形状以减小混合气流动阻力；第二，改变扫气角。但第二种方法后果难料，除非是玩发动机的“超级老鸟”，或者有条件花很多钱做试验，否则最好别改动扫气角。所以，采用第一种方法更稳妥。
首先来看看扫气口和扫气道的形状示意图：
         
图16 扫气口和扫气道——俯视剖面  

图17扫气口和扫气道——侧视剖面
气流通道中的台阶会增加阻力，因此要把台阶去掉（图18，图19）。
      
图18 改造示意图——俯视剖面   

图19改造示意图——侧视剖面
红笔勾出的就是要磨掉的部分。操作时千万要注意别伤到气缸内壁和扫气口上缘，扫气口上缘是决定扫气角的关键，打到它就相当于改变了扫气角。
完成改造的汽缸见图20、图21。
   
图20 改造好的汽缸               

图21 改造好的汽缸(背面)
汽缸的一般改造到这里就可以结束了，但我发现这个汽缸的三个扫气口之间还有两个比较大的空隙，完全可以在这个空隙处开两个辅助扫气口，以进一步提高扫气效率。

图22 在选定好开扫气口的地方打孔

速度

这样打磨一下 曲轴 动平衡是个问题

飞沙

这么改进了之后，发动机功率能有多大？转速几千了？看着都觉得神奇哈哈

MOGOOSE

又再從看了一次，温故知新，獲益良多！

风之纹章

还是老文章看着过瘾，有水平。

上山下山

我是玩油车的，因为用的都是成品机，所以看到的扫气孔，连杆，机壳等都是出厂经过优化的，但是真不知道为什么那么做，这个贴子学习了。

老贾

猪B牛牛 发表于 2012-9-15 10:53
大哥，能发个汽油机的改造过程就好了~~~~~真心学习！

从去年开始我又在用虎王新出的直排阀片汽油机装汽油V艇，感觉现在的汽油机马力是够用了，更关键的是船的调整，如何消化这些马力，把它变成稳定可靠的速度。

zh301b704

我等新手拜读

斯普鲁恩斯

在保证强度同时减轻重量 并加大过流面积

阿勇

雪中情诗

专业精神 专业工具

昀淡枫轻

发动机都能改造
真是强人
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huiken

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wolaiyecyg

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老贾

猪B牛牛 发表于 2012-9-15 10:53
大哥，能发个汽油机的改造过程就好了~~~~~真心学习！

汽油机我也是新手，也在学习中

猪B牛牛

大哥，能发个汽油机的改造过程就好了~~~~~真心学习！

408220310

MOGOOSE

這帖子被翻出來才得以看到，縱使改善部份還有改善空間，但裡面存在的啟發性是不可估量的！而對發表者（老賈）的無私是應該獲得高度表揚！

chhhhc007

高人

JJKUO

charli

JJKUO 发表于 2012-9-10 15:52
老賈的好帖都被挖出來啦...剛看了一下又回想對當初發動機的熱情..只可惜現在對電機的熱情還沒有對發動機1/5 ...

如果飞哥从新玩发动机~绝对是模型介的一大喜事