Luke Wilson và cộng sự Josh Klein là những tay độ máy thực sự với kinh nghiệm “chẻ máy” các dòng động cơ B và K của Honda hơn 1 thập kỷ nay. Họ là số ít những người vẫn đang tìm ra những cách mới để tăng công suất động cơ trong khi số đông đang hướng về sự trợ giúp từ turbo tăng áp. Đối với cặp đôi này và đội ngũ kỹ thuật của họ tại 4Piston thì trong đầu họ luôn có 2 “watermark” là con số 500hp và 10000rpm suốt những năm qua. Dựa trên nền tảng là cỗ máy K24; họ cho ra đời phiên bản đua Drag (Drag-specs) K440 với dung tích 2.5L, tỉ số nén 15:1 dựa trên nhiên liệu là cồn; sản sinh công suất mặc định 400hp tại bánh sau.
Đối với các tay độ máy thì việc nâng công suất máy không sử dụng tăng áp là một nghệ thuật đầy tính thử thách
Chưa dừng lại ở đó, Luke và Josh quyết tâm đẩy công suất tại bánh sau lên 500hp, và họ nhờ tới 1 cộng sự khác là Matt Monday. Kế hoạch này bắt đầu từ việc điều chỉnh lại lốc máy K24, đầu quy lát và tỉ số nén nâng lên mức 16:1.
Dung tích mặc định của 4 xylanh K24 chỉ là 2.4L buộc cả 3 phải “đóng lòng” bằng bộ kit của L.A. Sleeve tăng đường kính mỗi xylanh từ 87mm lên 90mm (3.42 inch lên 3.54 inch), chiều dài buồng đốt được nâng lên 106 mm (4.173 inch) để đạt được tổng dung tích máy là 2.687L (làm tròn 2.7L). Nhưng nâng chiều dài buồng đốt đồng nghĩa với việc thêm 6.858 mm (0.27 inch) vào hành trình của piston và tạo ra các lực mô men xoắn khổng lồ ngược hướng nhau lên trục khuỷu. Do đó bộ 3 thợ máy này phải tính toán hành trình piston sao cho các lực sinh ra triệt tiêu nhau càng nhiều càng tốt, giảm tải cho trục khuỷu. Không dừng lại ở đó, trục khuỷu đơn của động cơ này được cấu tạo từ công nghệ mô phỏng vật liệu của tàu vũ trụ sau đó được nitơ hoá tăng độ cứng bề mặt và nâng cao tuổi thọ cho các bạc đạn đi cùng. Tỉ số nén được duy trì nhờ tay dên nhôm của hãng GPR dài 155.5 mm (6.125 inch).
Lốc động cơ được giữ nguyên nhưng đường kính xylanh được nâng lên mức 90 mm, bộ kit "đóng lòng" thửa riêng của LA Sleeve
Piston là phần được chú trọng rất nhiều trong một động cơ, đặc biệt là động cơ Drag-specs. 4 piston được dùng của hãng Wiseco là loại đầu cao đường kính 90 mm có 8 lỗ gió dạng thẳng đứng (vertical gas port) chỉ nặng 265 gram đi cùng 2 bạc (xéc măng) gồm bạc trên và bạc dầu dưới nhằm lượt bỏ bớt trọng lượng do chúng chứa ít dầu hơn loại piston 3 bạc. Bù lại việc có ít dầu hơn, 4 piston được phủ lớp armorglide của hãng Wiseco 2 bên thân giúp giảm tối đa ma sát, mặt trên đầu piston cũng được phủ lớp armorcoat a-nốt hoá rất cứng sau khi gia công lỗ gió và “móc mắt” chừa chỗ cho các van nạp xả.
Khác với piston thường, "trái" của động cơ K24 này được phủ coating phần đầu và thân giúp nó cứng cáp và giảm ma sát tối đa. Trên đầu piston là 8 lỗ gió giúp ép sát 2 bạc vào thành xylanh và giữ cho tỉ số nén ổn định
Khi mang theo tỉ số nén lớn tại vòng tua cao, đương nhiên áp lực tác động lên piston và các chi tiết liên quan là cực kỳ lớn. Dù trọng lượng mỗi piston chỉ là 265 gram nhưng tại ngưỡng tua máy 10000 rpm, áp lực lên mỗi piston – đặc biệt là tại chốt (ắc) lên tới hơn 453 kg. Do đó chi tiết này được phủ lớp DLC (diamond like coating) giúp cho khả năng chống chịu cao hơn rất nhiều.
Ráp piston vào xylanh không hề đơn giản và cần tới sự trợ giúp của vòng giữ bạc của Wiseco
Với 1 cỗ máy hoạt động tại vòng tua cao, trọng lượng là đơn vị quyết định tất cả. Trục khuỷu là bộ phận nặng đến hơn 17kg và các kỹ sư đã cố gắng “giảm cân” cho nó xuống mức dưới 15kg. Họ đã có cơ hội kiểm chứng chất lượng của trục khuỷu này qua 1 động cơ siêu nạp 725hp và nó vẫn hoạt động trơn tru.
Trục khuỷu đơn của động cơ được chú ý tới yếu tố chịu lực nhằm đảm bảo cho các piston hoạt động trơn tru hơn tại vòng tua lên đến 10000 rpm
Tiếp theo là tỉ số nạp-xả của hệ thống van và đầu quy lát phải đáp ứng đủ "nhu cầu" khi vòng tua máy của động cơ lên cao. Trung bình cứ mỗi giây, hệ thống nạp xả phải hoạt động nhiều hơn 83 lần so với thông số của động cơ nguyên bản. Nên bộ 3 này đã tự tay thiết kế nguyên cụm "đầu bò" mới theo các thông số dưới đây, nhằm đảm bảo cho cứ mỗi xylanh trong 1 giây có 0.2 mét khối không khí đi vào và thoát ra.
Cụm đầu quy lát tiện CNC nguyên khối có khả năng nạp-xả hơn 400 cfm (0.19 mét khối/giây)
Dòng khí - Nạp - Xả - Nạp/Xả
0.100 - 83 - 32 - 38%
0.150 - 128 - 97 - 76%
0.200 - 167 - 136 - 81%
0.250 - 207 - 172 - 83%
0.300 - 247 - 202 - 82%
0.350 - 287 - 219 - 76%
0.400 - 324 - 231 - 71%
0.450 - 357 - 239 - 67%
0.500 - 383 - 245 - 64%
0.550 - 403 - 250 - 62%
0.600 - 417 - 252 - 60%
0.650 - 427 - 255 - 60%
0.700 - 435 - 257 - 59%
Những thông số này được tính toán dựa trên thử nghiệm sức ép của nước trên xylanh đường kính 90mm. Cột thông số sau cùng thể hiện quan hệ giữa luồng khí nạp-xả giữa hệ thống 4 van trong 1 xylanh, số % nhỏ thường cho thấy luồng khí nạp vào ở mức tối ưu.
Bí mật của cụm đầu quy lát này đến từ nhiều yếu tố khác nhau để tạo nên tỉ số nén 16:1 như điểm mở van nạp-xả, khoảng cách giữa piston và đầu "súp bắp"
Hành trình của hệ thống van cũng phải ổn định, đáp ứng được điều kiện thay đổi vòng tua đột ngột và phải chống chịu được cường độ làm việc rất cao. Các "súp bắp" titanium được đặt hàng của hãng Ferrea trong khi trục cam đến từ Skunk2 với các gối cam nạp xả có kích thước lần lượt 0.678 và 0.615 inch (17.2 và 15.6 mm).
Cụm cam đôi Skunk2 BMFx quyết định lượng khí nạp-xả cho 4 xylanh
Bước cuối cùng để kiểm nghiệm mọi thiết kế đã kể trên là đặt động cơ trên bàn dyno và hoàn thiện tất cả thông số trước khi lăn bánh trên đường. Công suất dễ dàng đạt ngưỡng 500hp với 519hp tại 9400 rpm, mô men xoắn cực đại 402.6 Nm tại 8600 rpm. Nhưng quan trọng hơn hết, ngưỡng mô men xoắn gần 380 Nm được duy trì trong dãy vòng tua từ 6800-9600 rpm (gần 3000 rpm) chứng minh rằng nhóm kỹ sư của 4Piston đã thành công khi đạt được phần nào ý tưởng ban đầu là duy trì mô men xoắn khi tăng số vòng tua.
Biểu đồ tương quan mô men xoắn và công suất máy, đường mô men xoắn luôn đạt từ 280 lb-ft (380 Nm) liên tục từ 6800 đến 9600 rpm
Kết quả đạt được trong bài thử nghiệm trên bàn dyno giúp các kỹ sư chứng minh được việc chú trọng vào các chi tiết và bộ phận của hợp lý sẽ tạo nên cơ hội cho động cơ hút khí tự nhiên đạt được công suất mong muốn. Chi tiết động cơ này như sau:
Động cơ K24A1:
- Bộ kit xylanh LA Sleeve đường kính 90mm, chiều dài buồng đốt 106mm, nặng 265 gram
- 164ci, 2687cc (làm tròn 2.7L)
- Trục khuỷu của Winberg; tay dên nhôm GRP dài 155.5mm nặng 340 grams;
- Piston 2 bạc phôi thép a-nốt hóa siêu cứng
- Bạc trên 1.0922 mm, bạc dầu 3.6322 mm, chốt piston phủ DLC; bạc đạn ACL Race
- Đầu quy lát: van nạp-xả Ferrea titanium đường kính lần lượt 38.354 mm và 29.997 mm
- Cò mổ 4P RR8000
- Canh chỉnh cam-cò bằng bộ kit 4Piston PSI Pro Stock
- Trục cam "custom" của Skunk2 BMFx
- Các te khô của Dailey Engineering; trái ga đơn Kinsler 71.5mm; cổ pô Myers Competition
- Nhiên liệu VP M5 methanol
Tay dên nhôm GRP dài 155.5mm nặng 340 gram
Bạc đạn trục khuỷu ACL Race
Piston 2 bạc phôi thép a-nốt hóa siêu cứng
Mô men xoắn tại vòng tua cao sinh ra phản lực lên từng bulông nên lực siết từng con phải được canh chỉnh cẩn thận
Cụm cò mổ 4P RR8000
Bộ kit xylanh LA Sleeve đường kính 90mm
Bề mặt của các lỗ hút-xả được gia công rất tỉ mỉ tạo nên độ láng mịn cao, giúp dòng khí lưu thông ra-vào dễ dàng
Piston đầu cao tăng tỉ số nén nhưng được tính toán "móc mắt" rất kỹ lưỡng tránh va chạm với súp bắp trong khi động cơ hoạt động tại tua cao
Canh chỉnh cam-cò bằng bộ kit 4Piston PSI Pro Stock
Bạc đạn trục khuỷu ACL Race
Piston 2 bạc phôi thép a-nốt hóa siêu cứng
Mô men xoắn tại vòng tua cao sinh ra phản lực lên từng bulông nên lực siết từng con phải được canh chỉnh cẩn thận
Cụm cò mổ 4P RR8000
Bộ kit xylanh LA Sleeve đường kính 90mm
Bề mặt của các lỗ hút-xả được gia công rất tỉ mỉ tạo nên độ láng mịn cao, giúp dòng khí lưu thông ra-vào dễ dàng
Canh chỉnh cam-cò bằng bộ kit 4Piston PSI Pro Stock
Hình ảnh: Super Street Online
Chỉnh sửa cuối:
Chủ đề tương tự
