Насколько квадратным ты можешь быть?

Ещё один фактор — геометрия камеры сгорания. @Zaid уже упомянул зазор между поршнем и головкой блока цилиндров. Но по мере увеличения диаметра цилиндра увеличивается и площадь поверхности камеры сгорания, поэтому вы будете терять больше тепла, отдавая его стенкам, что снизит эффективность.

Уменьшение хода поршня также снижает крутящий момент двигателя (сила воспламенения воздействует на более короткий рычаг), что делает двигатель менее тяговитым на низких оборотах.

Ещё одним фактором является проблема «прочности материалов» в сочетании с увеличением веса поршня с большим диаметром отверстия.

Возвратно-поступательные силы в верхней мёртвой точке огромны, и именно они (напряжение) способствуют усталости металла. Силы сжатия в нижней мёртвой точке гораздо меньше влияют на напряжение в шатуне, поршневом пальце и поршне.

Вес — очень важный фактор, потому что, насколько я помню, этот вектор умножается на вектор частоты вращения, который возводится в квадрат при расчёте силы натяжения в области поршневого пальца во время возвратно-поступательного движения в верхней мёртвой точке. В любом случае вес поршня имеет решающее значение, как и его прочность.

Тем не менее, клянусь, я помню овально-поршневой двигатель мотоцикла Honda, который развивал обороты до 20 000+, и это было почти 30 лет назад. Но я не припомню, чтобы у BxS был сильно квадратный поршень.

При более высоких оборотах (около 12 000 об/мин для большинства применений) время, необходимое для открытия и закрытия клапанов, слишком велико при использовании только натяжения пружины. Для этого в двигателях требуется инженерное решение, что усложняет конструкцию и увеличивает стоимость двигателя. Это возможно, и это было сделано, но двигатель с высокими оборотами всегда будет стоить дороже.

(С точки зрения кинематики двигателя)

Увеличение отношения диаметра цилиндра к ходу поршня (D:H) может привести к двум последствиям

1. Это уменьшает зазор между поршнем и головкой блока цилиндров

   
   
   

   Чтобы сохранить тот же рабочий объём поршня и степень сжатия (CR), зазор между поршнем в верхней мёртвой точке (ВМТ) и головкой должен уменьшиться.
   Это связано с тем, что при большем диаметре цилиндра ход поршня при том же рабочем объёме будет меньше.

   
   
   

   Я прикинул кое-какие цифры для простого плоского поршня с размерами, аналогичными двигателю Desmosedici (0,25 л). При коэффициенте сжатия 13,5:1 зазор между головкой блока цилиндров и поршнем составляет 3,19 мм, так что у инженеров Ducatisti не так много пространства для манёвра.

   
   
   

   Я провёл ещё несколько расчётов для разных соотношений диаметра цилиндра и хода поршня.

   
   
   
   
   
   • При B:S 1.6 зазор увеличивается до 3,70 мм
   
   
   • При B:S 2,5 зазор уменьшается до 2,75 мм
   
   
   
   
   

   Может показаться, что разница невелика, но это так.

   
   
   

   Я не обладаю достаточной квалификацией, чтобы комментировать, насколько такая разница в зазоре может повлиять на стоимость оснастки и производства.




2. Чтобы сохранить зазор между поршнем и головкой блока цилиндров, необходимо уменьшить CR

   
   
   

   Обратите внимание, что степень сжатия влияет на тепловой КПД, а следовательно, на крутящий момент и выходную мощность (я не буду рассматривать такие ограничения, как детонация/самовоспламенение).

   
   
   

   Подсчитал кое-какие цифры для B:S 2.5:

   
   
   

   Чтобы сохранить зазор в 3,19 мм в верхней мёртвой точке, степень сжатия должна снизиться с 13,5 до 11,65.

   
   
   

   Это примерно 4–5 % потери эффективности. При прочих равных условиях, если изначально двигатель выдавал 170 л. с., то с увеличенным диаметром цилиндра вам придётся довольствоваться примерно на 8 лошадиных сил меньше.

Теперь можно компенсировать ожидаемую потерю крутящего момента за счёт увеличения оборотов, что подводит нас ко второму вопросу.

Инженеры могли ограничить количество оборотов в минуту по многим причинам, в том числе из-за ограничений по материалам, требований к надёжности и (возможно) проблем с роторной динамикой. Ограничение количества оборотов в минуту связано не с кинематикой, а с чем-то другим, известным только Ducati.