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Mahle pistons for M20 B25/27

 

87-90 (all with cat) 87-88 (??) 85-89 (Euro i) 87-88 (USA super ETA) 82-87 (USA) 85-87 (Euro e) 83-85 (Euro e)
M20B25 8.8:1 M20B25 9.4:1 M20B25 9.7:1 M20B27 8.5:1 M20B27 9.0:1 M20B27 10.2:1 M20B27 11.0:1
Ø: 84 84 84 84 84 84 84
KH: 34,2 34,2 34,2 36,2 35,7 35,7 35,7
ÜH: 4,2 4,2 4,43 3,6   0,65
VT: -0,4/-1,5 -0,4/-1,5 -2,12/-2,22   -1,2 -0,9 -1,2
MT: -6,2 -5,1   1,1 ,3,5 -2
GL: 63,63 63,43 73,63 64,81 77,7 77,7 78,35
BO: 22,0 x 54 22,0 x 54 22,0 x 54 22,0 x 54 22,0 x 54 22,0 x 54 22,0 x 54
Stroke 75 75 75 81 81 81 81
Conrod length: 135 135 135 130 130 130 130
Volume: 2493 2493 2493 2692 2692 2692 2692
Deck: 206,7 206,7 206,7 206,7 206,2 206,2 206,2
Piston shapes:

 

Measurements:
(All in millimeter).
Definition of 
measurements:
Ø: Diameter of piston
KH: Distance from center of wristpin bore to top of piston top.
ÜH: Height of piston crown over piston top plane.
VT: Depth of depression in piston crown.
MT: Depth of depression in piston top.
GL: Total length of piston.
BO: Bore (and length) of wristpin.

 
 
 

I've checked out the piston dimensions in the mahle catalog, and here are some findings: 

Both e and i have 84mm bores. 
Stroke are 81 and 75mm. 
Conrods are 130mm for e and 135mm for i. 

Mahle makes 3 types of i pistons and 4 types of e pistons. 

The i pistons have compression: 8.8, 9.4, 9.8 :1 
The e pistons have compression: 8.5, 9.0, 10.2, 11.0 :1 

(Does anybody know which e engines have 10.2 and 11.0 compression?) 

All pistons with original rods have their top at about 206mm from the crank centerline. (Not including any bumps or dips in the piston top itself, all pistons have some sort of shape there) 

Some conclusions: 
If you use i pistons in an e engine the tops of the pistons will end up 2mm lower in the bore. 
If you use i rods and pistons, the piston is 3mm over the deck. 
e pistons in i engine will result in the pistons being 3mm down in the bore. 
e pistons and rods in i engine will put the pistons 2mm over the deck. 

This means that you'll probably have to use the pistons meant for that specific engine, i.e e rods and pistons for e crank and i rods and pistons for i crank, if you don't want to grind the top of the pistons down. 

So the question is then: for the ultimate M20 with stock parts, what will the compression of the combination e crank, 11:1 e pistons e rods and i head?? 

UPDATE!!

I just did some calculations to figure out the compression ratios of different combinations. I used this formula to try and find the combustion chamber volume:

Formula(1)

Where:

CBC = Combustion Chamber Volume.
VOL = VOLume of one cylinder. 
CR = Compression Ratio.

Transformed this equation gives:

Formula(2)
 

From which we can calculate that the CBC of an 325i engine is respectively:

Early Euro 9.7:1 = 47,7 cm3
Late Euro/US 8.8:1 = 53,2cm3

If we then change the crank to an i crank with 81mm stroke the compression ratio can be calculated with this formula derived from formula(1).

Formula(3)

From this we get the following results:

Early Euro with e crank (81mm stroke): CR=10.4:1
Late Euro/US with e crank (81mm stroke): CR=9,4:1

IMPORTANT: The only way to achieve these results is with custom conrods, since the i rods are too long and the e rods too short. The 6mm longer stroke of the e will make the i pistons end up 3mm to high with the stock i rods. The solution to this is to use custom rods with length 132mm, which will provide the correct piston-to-deck height. I don't know what is the most expensive, custom pistons or custom rods, but this is one solution that would give the stock combustion chamber shape.

-Paal Steinar Berg.

(To be continued)

理論壓縮比

  CV+CCV
CR= -----
   CCV

(CV=氣缸容積 CCV=燃燒室容積)

理論上的壓縮比是以容積比做計算 所以並沒有單位 如何去算容積相信大家都知道=>

  πxD平方xH
CV=------
   4000

(D=缸徑 H=行程 CV=CC數)

您把空氣壓進一個密避空間內 假設它不會有澎漲或漏氣現象 壓進50%的空氣和壓進120%的空氣 容積會變嗎? 難道這空間會電影院一樣 人不夠座位就空著了嗎? 不會吧 那是什麼改變? 很明顯的是密度 但壓縮比公式 卻完全沒有提到密度 所以反推回去 密度會影響到理論壓縮比嗎?
更簡單的說 一顆引擎從怠速到最高轉 進氣效率都不一樣 那廠方公佈的壓縮比不就是亂掰?
當然不是 他們是說"理論"壓縮比 而不是"實際"壓縮比
其實實際的去量氣缸壓力我總覺得比較實際了點
增壓車也是一樣 他並不是一發動 就達最大增壓 進氣效率也是一直變動
怠速時也沒有在增壓 所以實際上的壓縮比 一直在變 所以與其說實際壓縮比 還不如
說成 最大實際壓縮比 還來的有可信度吧 不然一個會不斷變動的數值 我想不太適當

進氣行程
進氣門會在 top dead centre "TDC"前開 是為了在活塞下行 讓進氣門離開底台 就是為了
進氣準備^^ 讓進氣門在 bottom dead centre "BDC"之後還開啟一段時間?角度 是為了讓
擁有高速度前進的混合氣 因慣性在活塞上行時 還能擠近混合氣

排氣行程
在爆炸行程到BDC前 排氣門就會開啟 當爆炸壓力下降時 "PS這是說爆炸壓力下降到無法推
動活塞 就必須開啟氣門 讓氣缸壓力下降 否則活塞上行進行排氣行程 將會負擔多餘的上行
阻力" 最後進是大家耳熟能詳的 重疊時間 在過了TDC後 排氣門也會開啟一段時間 一樣是
利用氣體慣性 在氣缸和進氣管內造成部份真空 來幫助提升進氣效率

壓縮比:

壓縮比是活塞在下死點和上死點時汽缸容積的比值。改變壓縮比可提高引擎的效率但是在製作過程必須要求嚴謹,因為壓縮比會直接影響汽油的燃燒效率並且和點火正時的設定有密切的關連。

空燃比:

最基本的就是將燃料跟空氣混合在一起進入燃燒室-壓縮˙點火˙爆炸,它有一定的比例,就是空氣(AIR)跟燃料(FUEL)混合的比例,簡稱空燃比(A/F)。附註:引擎的空燃比會影響到引擎運作的溫度。

爆震:

如果火星塞尚未點火之前,油氣產生自燃現象,則在動力行程中會產生火焰波互相衝擊,就是所謂的引擎爆震!

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可變壓縮比引擎
這裏有兩個可變壓縮比引擎的設計,一個出自紳寶,而另一個則出自Mayflower,雖然兩種設計都是達到相同的目的和主要理念都是一樣(都是改變活塞的位置而改變壓縮比),但是涉及的組件都不一樣,一個是涉及缸體而另一個則涉及曲軸。

其實,要開發這科技的原因是要乎合路面不同的要求,和提高耗油經濟。例如:在低引擎轉速的時候,通常都是低車速,入氣效率差。引擎要靠增加它的壓縮比來提高馬力輸出(因為它能產生高壓),同時,它在輸出相同的馬力的時候,能比使用低壓縮比的省空氣和省油。當車速和引擎轉速高的時候,引擎要增加轉速來提高馬力的輸出,但是燃燒室會隨即增加溫度,當壓縮比過高的時候,燃油會自己爆燃而發生爆震,因而損壞引擎。防止爆震,就要降低壓縮比來降低燃燒室的溫度。為滿足那兩種情況,我們得要用可變壓縮比引擎。

首先我要介紹的是紳寶的設計,是涉及汽缸體的設計。令壓縮比改變的原理是傾斜汽缸體的上半部於某一角度(最多是四度)令上止點改變。這是省錢的一種好方法,因為生產這種缸體的成本低。它同樣有另一好處,就是它的曲軸能夠保持其剛度,因為它並沒有對曲軸作任何改動。但它有一個最大的壞處,就是當傾斜角度轉變的時候,排氣的位置同樣改變,連接排氣喉和催化器的位置就要用一些可延伸的物料製造。但這是很難確保沒有漏氣的。

第二個亦是最後一個我要介紹的是Mayflower的設計,是涉及曲軸的設計。令壓縮比改變的原理是利用一些三角幾何將連杆的長度改變,由於數式太複雜,所以此處省略。它有一個好處是缸外的元件不需重新設計。它有另一個好處是汽缸體不需要分開令缸體的剛度得以維持。但它有一個缺點是曲軸和連杆的剛度不足,因為那裏有太多連接位。

辛烷值是決定汽油抗爆震性的重要指標,而引擎的壓縮比決定需要使用多少辛烷值的汽油。當引擎在壓縮行程中,油氣體積變小,其壓縮比率越大,壓力越大,溫度越高,此時所選用的汽油,必須在此條件下,仍不會引發自燃,如果火星塞尚未點火之前,油氣產生自燃現象,則在動力行程中會產生火焰波互相衝擊,造成引擎爆震,汽油對於抗此爆震程度之量測指標稱為辛烷值。辛烷值越高,抗爆震程度即越高,由於引擎設計不斷精進,汽車製造廠商以提高引擎壓縮比來縮小引擎體積,增加單位體積產生之馬力,因而低辛烷值汽油不能符合引擎需要,行車時容易產生爆震現象。所以高壓縮比的引擎需要較高辛烷值的汽油,以耐更高的壓力與溫度,避免影響汽車的駕駛性能及損害引擎。

引擎的熱效率是與其壓縮比成正比,壓縮比越高引擎出力越大,但是壓縮比的上限卻因為爆震的發生而受到所限制,壓縮比與爆震的發生有極密切的關係,壓縮比越大,爆震的趨勢和強度越強。因為提高壓縮比會同時增加汽缸內的溫度和壓力,使尾氣的溫度和壓力升高,增強爆震的趨勢。此外壓縮比的提高也會讓汽缸內的殘留廢氣對油氣的沖淡做降低,造成燃燒室的溫度上升,促成爆震的發生。


http://hk.geocities.com/henry_yu_84/var_comp_ratio.html
http://www.cpc.com.tw/classroom/%E6%B1%BD%E6%B2%B9%E5%B0%8F%E5%B8%B8%E8%AD%98.htm

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