Technika motocyklu - 9. část - tvorba směsi

Pro dobrou výkonnost našich motocyklů je potřeba správná výživa s dostatečnou energií. V následujících řádcích si povíme o výrobě a vlastnostech paliva, nárocích na správné smíchání zápalné směsi a o její tvorbě. Objasním pojmy a principy z dnes používaných karburátorů a běžné seřizovací práce. Dále pak z nevýhod karburace vyplynuvší moderní typy vstřikování paliva nepřímého, a něco málo o přímém vstřikování, které se zatím vyskytuje u motocyklů jen velmi omezeně.

Technika motocyklu - 9. část - tvorba směsi

Kapitoly článku

Vzhledem k převážné většině zážehových motorů použitých v motocyklech bude celý článek koncipován tímto směrem, v některých pasážích jen stručně naznačím odlišnosti motoru vznětového. Pro zážehové motory se používá uhlovodíkových paliv, které mají v dnešní době uspokojivé vlastnosti - ropy je zatím dost, energie získaná je vysoká, ekologům se částečně dá vyjít vstříc.
Pokusy s vodíkovým či elektrickým pohonem jsou teprve prováděny na autech a motorek se asi jen tak rychle nedotknou. Ropa je směs uhlovodíků a lze pomocí destilace bez přístupu vzduchu získávat jednotlivé frakce. Benzín je frakce s poměrně nízkým bodem varu a to přibližně 30-200 °C. Těžší složky jsou nafta, oleje, parafín atd. Samotnou destilací ovšem lze získat jen malou část a to ještě s nevalnými vlastnostmi. Při postupu zvaném krakování se tříští řetězce složitých uhlovodíků na jednodušší, čímž získáme další možný obsah z daného objemu ropy. Krakování probíhá buď tepelné nebo katalycké. Dalšími postupy jako polymerace, reforming a alkylace lze dále zvýšit vytěžitelnost. Technologické postupy nepovažuji za důležité pro pochopení spalovacího procesu. U benzínu se určuje odparnost, která má velký vliv na start motoru i na jeho výkon. Jde o měření daného množství paliva přičemž se zjišťuje, při jaké teplotě se kolik odpaří objemu (benzín je směs uhlovodíků). Sledují se body pro 1) počátek destilace, 2) 10% bod (odpaří se 10%), 3) 50% bod, 4) 95% bod a 5) konec destilace. Tyto hodnoty určuje destilační zkouška ze které je pak vytvořena destilační křivka paliva. Čím nižší je teplota počátku destilace (úzce souvisí i s 10% bodem) tím se sice víc vypaří z nádrže (to je spíš problém větších skladů), ale jsou snadnější studené starty, jelikož ve spalovacím prostoru je nutné zažehnout palivo již v plynném stavu.

Je nutné si uvědomit, že doba pro homogenizaci (důkladné promísení) je dána otáčkami a zplynovatění paliva je od počátku sání a probíhá ještě během komprese, přičemž před zážehem již musí být připravena v plynné formě. Pokud si zjednodušíme výpočet úvahou, že na zplynovatění potřebujeme 1 otáčku (půl otáčky sání+půl otáčky komprese) máme při otáčkách 12 000 ot/min dobu pouze 5ms (což není mnoho, jak by řekl J.C.).
50% bod odparnosti určuje živost motoru a horní hranice je důležitá z pohledu poškozování motoru. Pokud nejtěžší složky mají vysokou teplotu odparnosti, kondenzují na stěnách válce a smývají olejový film. Ovšem tyto parametry nemůže konečný uživatel nijak ovlivnit na rozdíl od volby typu benzínu.

Rozlišení je v dnešní době většinou jen dle oktanového čísla (olovnatý benzín je vidět už jen výjimečně - víc dále). Při stlačení směsi vzniká kompresní teplo, které je u vznětového motoru využité pro zapálení směsi. My ovšem používáme motor zážehový a tudíž chceme směs zažehnout od svíčky. Velikost kompresního tepla závisí především na kompresním poměru a na stavu motoru (těsnost). Benzín s vyšším oktanovým číslem má vyšší odolnost proti detonacím (samovznícení). Detonace mimo poškozování motoru vedou i ke snížení výkonu. Každý motor bez úprav má však jisté rezervy a není potřeba mít obavy. Pokud upravuji motor (zvýšení komprese nebo snížení komprese společně s přeplňováním) je na místě poohlédnout se po lepším palivu. Jinak je volba víceoktanového benzínu jen plýtváním penězi.

O oktanovém čísle a hoření bylo pojednáno v článku motor, zde jen doplním pár drobností. Jako vhodný antidetonátor (složka zvyšující oktanové číslo) bylo dříve použito TEO (tetraetyl olovo), ale vodivost olova byla nevýhodná při usazování na svíčky, a proto bylo nutné palivo ještě doplnit vynašeči olova. Později byly nalezeny další způsoby a TEO bylo vyřazeno. V dobách litinových hlav (na motorce jsem to jakživ neviděl, ale netvrdím že před např. 40 lety něco takového nebylo) bylo olovo výhodné i pro mazání sedel ventilů. Dnešní sedla zalisovaná v hliníkové hlavě nevyžadují olovo a je možné bez problémů užívat bezolovnatých benzínů. Olovnatý benzín je smrt pro katalyzátory výfukových plynů, kde se postupně nanáší na aktivní plochu až se katalyzátor ucpe případně přehřeje a zbortí.

Nároky na složení směsi


V článku o motoru byly uvedeny některé zákonitosti a to především vliv složení směsi na výkon motoru. Nejdůležitější věci si dovolím zopakovat. Hoření je oxidační proces a tudíž potřebujeme kyslík, aby nám něco mohlo shořet (přiklopím hořící voskovou svíčku a během chvilky zhasne - spotřebuje kyslík). Benzín není výjimkou a pro shoření 1kg benzínu je zapotřebí 14,7 kg vzduchu. V tomto případě na konci procesu nezbude ani uhlovodíková molekula ani molekula kyslíku. Ovšem za předpokladu, že se nám podaří směs správně spálit – to se zatím nějak nedaří a tak vznikají vedlejší produkty hoření. Za ideálních podmínek totiž z HC+O2 (uhlovodíkové palivo+kyslík) vznikne H2O+CO2 čili voda ve formě páry a „neškodný“ oxid uhličitý (není jedovatý, ale je to hlavní skleníkový plyn). Dále nasávaný vzduch obsahuje jen cca 21% kyslíku a z převážné části dusíku, který se bohužel při spalování mění na škodlivé oxidy dusíku. Pokud tedy přivedeme do motoru větší množství paliva než odpovídá nasátému vzduchu stejně nejsme schopni jej nikterak využít. Tuto skutečnost si bohužel neuvědomuje spousta začátečníků a při honbě za výkonem se domnívají, že čím víc paliva tím větší expanze a tím výkon. Výkon lze značně ovlivnit jen přísunem více směsi, tuto problematiku řeší přeplňování dmychadly, náporové sání, chlazení a okysličování pomocí oxidu dusného (nitro) a rezonanční plnění - o všem někdy příště.

Množství paliva odpovídající teoretickému označujeme jako λ(lambda)=1 a toto číslo udává kolikrát víc vzduchu je ve směsi oproti ideálu (14,7:1). Nejvyššího výkonu z motoru získáme při mírném obohacení a to přibližně při λ =0,85. Tzn. že ve směsi bude 0,85× víc vzduchu tj. 14,7×0,85=12,5kg vzduchu na 1kg paliva. Ideální směšovací poměr se nazývá též stechiometrický a pro každé palivo má jiné hodnoty. Výše uvedené číslo platí pro benzín a odlišnými palivy mám na mysli např. etylalkohol, metylalkohol atd. Číslo lambda je však vždy poměrem skutečného vzduchu ku ideálu pro dané palivo a tudíž λ =1 je ideální poměr pro všechna paliva. Co se týče spotřeby paliva tak nejlepších výsledků se dosahuje se směsí mírně chudou a to cca λ =1,15.
Motor nepracuje ve vyrovnaném režimu ani při konstantní teplotě. Studený start motoru vyžaduje obohacení směsi z důvodu kondenzace par na studených stěnách potrubí. Tím, že část paliva „ztratíme“ na stěnách, finální směs ve válci se nijak výrazně neliší od ideálního složení, právě za předpokladu celkového obohacení v sání. Samozřejmě nastavení přesně v tomto režimu lze řešit pouze vstřikováním se zpětnou vazbou. U klasického šoupátkového karburátoru je množství vzduchu závislé na natočení plynové rukojeti a při akceleraci je nutné směs obohatit. Vysvětlení dojde dále u popisu karburátoru. Volnoběžný systém je často nastaven na chudší směs a má svůj vlastní okruh, stejně jako svůj okruh má i sytič.

POKRAČOVAT V DALŠÍ KAPITOLE

Kapitoly článku

Jak se Vám líbil tento článek?
Průměr: 1.00
Známkováno: 6x

Vložení komentáře

Pokud chcete vložit komentář, tak se registrujte a přihlaste.



TOPlist