Beranidlo

Zveřejněno: 19.08.2017 19:00,Kategorie: Návod,Zhlédnuto: 3158x,Komentářů: 4x,Hodnocení: 5.00 od 5 uživatelů

V tomto díle si ukázkově spočítáme vlastní výfukové potrubí.

Začít musíme od parametrů motoru. Dejme tomu, že máme čtyřkanálový jednoválec 250ccm, s časováním úhel výfuku Uv=180°, úhel přefuků Up=120°. Toto jsou hodnoty které se dají na našem hypotetickém motoru zjistit. Pro náš čtyřkanál budeme předpokládat úhel stabilizace výplachových proudů 20°. Ze vztahů uvedených v předchozích dílech spočteme úhel rezervy Ur=8°. Pro tento náš motor zvolíme rezonanční otáčky, tedy otáčky největšího točivého momentu, Nrez=6500 ot/min. Záleží na provedení přepouštěcích kanálů, ale lze předpokládat nejvyšší výkon kolem 25kW při 6800-7000 ot/min, tedy nějaké soft-enduro. Rychlost zvuku ve spalinách bude kolem 490m/s.

Po dosazení do vztahů z předchozích dílů nám vyjde rezonanční délka Lrez=1,13m. Délky jednotlivých částí pak vychází: koleno L1=0,36m, expanzní kužel L2=0,58m, reflexní kužel L3=0,38m. Průměry zvolíme v rozmezí doporučených, viz. předchozí články: koleno D1=40mm, max. průměr D2=110mm, koncovka D3=22mm. Nyní bychom mohli takovýto výfuk relativně jednoduše vyrobit. Stačí naohýbat trubky na koleno a koncovku, z plechu vyrobit dva komolé kužely, vše dopasovat k sobě a povařit. Výsledek by se určitě dostavil, nicméně pár kilowatt by bylo stále ještě v rezervě a my se chceme přiblížit optimálnímu stavu. K tomu je potřeba udělat výfukový rezonátor s plynule se měnícím průřezem.

V předchozích článcích je popsán požadovaný průběh potrubí, způsobující plynulou změnu tlaku ve výfukovém kanálu. Takováto změna tlaku je přímo úměrná změně průřezu potrubí. Není tedy nic jednoduššího, než nakreslit si takovýto průběh na čtverečkovaný papír, pěkně v měřítku na vodorovné ose, kdy 1mm odpovídá 1° časování motoru. Na měřítku ve svislé ose nyní nezáleží, křivku nakreslíme plynulou tak, aby se z ní pravítkem dobře odměřovalo.

Na přiloženém obrázku je výška nakreslené křivky kolem 55mm nad osou i pod osou. Bodem rezervy už prochází skloněná křivka, takže začínáme nad osou, několik stupňů před bodem rezervy. Odměřujeme hodnoty od vodorovné osy, dejme tomu po 5° časování, a dopočítáme plochu pod křivkou, tedy plochu jednotlivých lichoběžníků v milimetrech čtverečních, označených zde jako delta S1 a delta S2. Tato "delta" znamená přírůstek plochy. Součet všech přírůstků pod křivkou je v našem případě S1=3530 sqmm v expanzní části pod křivkou a S2=2285sqmm v reflexní části nad křivkou. Pozor, pořád se ještě jedná o plochy, jak jsou nakresleny na papíře! Obě tyto hodnoty je potřeba vynásobit konstantami K1 a K2 takové velikosti, která odpovídá ploše potrubí. Všechny výpočty se dají provést jednoduše v excelu, viz. taky tabulka a graf funkce změny plochy v příloze.

Abychom mohli spočítat tvar expanzní a reflexní části, je potřeba začít kolenem. V našem případě zvolíme koleno s rozšířením 1° na stranu. Pro délku kolena 360mm (od hrany pístu) to znamená změnu průměru ze 40mm na 52,6mm, tedy plocha průřezu potrubí se změnila z 1256 na 2169 sqmm. Plocha největšího průměru potrubí je 9499sqmm, plocha průřezu koncovky je 380sqmm. Expanzní část se rozšířila z 52,6mm na 110mm, tedy o 7330sqmm, rozměr reflexní části se mění ze 110mm na 22mm, tedy o 9119sqmm. Když tyto hodnoty porovnáme s plochami odměřenými z našeho papírového návrhu, dostáváme konstanty K1 = 7330/3530 = 2,08 , a K2 = 9119/2285 = 3,99 .

Nyní už zbývá jen provést výpočet průřezu a následně průměru potrubí, postupně, jak jsme si na začátku zvolili, v kroku po 5° časování. Těchto 5°odpovídá v našem případě délce potrubí 31,4mm a je to dostatečně přesný krok pro odečítání z grafu a pro výpočet. Příklad výpočtu pro řádek 90°, tedy dolní úvrať: z předchozího řádku 3736+2,08x240=4235 mm čtverečních, odpovídající průměr je 73,4mm. Krok 10°, tedy 62,8mm, by mohl vyhovovat pro samotnou stavbu potrubí, tedy výrobu jednotlivých segmentů ve tvaru komolých kuželů, jejich sestavení a svaření z cca 20 dílů.

Poslední v příloze je tvar našeho spočteného výfuku, vykresleného jako graf v excelu. Celý excelovský soubor případně zašlu na požádáni.