Beranidlo

Zveřejněno: 30.03.2018 19:00,Kategorie: Návod,Zhlédnuto: 2250x,Komentářů: 5x,Hodnocení: 5.00 od 6 uživatelů

I v dalším díle se budeme věnovat metodám měření a vyhodnocení vyplachovací účinnosti.

U dvoudobého motoru tvoří zejména válec a výfuk jeden celek, neoddělitelný systém, kdy výfukovým rezonátorem řídíme tlak ve válci, a tím i výplach. Pokud známe účinnost výplachu v jednotlivých fázích otevření přepouštěcích kanálů, můžeme tomuto přizpůsobit tvar a tím i funkci výfukového rezonátoru. Jak bylo zmíněno v serii článků o výfuku, výplachu válce by se nemělo dovolit před bodem stabilizace výplachových proudů. Veškerá směs, která vstoupí do válce před stabilizací, se totiž bez užitku smíchá se spalinami.

Bod stabilizace výplachu lze učit poměrně jednoduše. Těsně ke stěně válce nad přepouštěcím kanálem se umístí tlaková sonda a přes postupně se otevírající přepouštěcí kanály se profukuje vzduch. Při malém otevření kanálů je proudění do válce stochastické, vytváří se několik nestabilních proudů, které mají tendenci "plazit se" kolem stěny válce. Při dostatečném otevření průřezu okének dojde ke spojení těchto proudů do jednoho mohutnějšího a odtržení od stěny válce. Na U-trubici manometru připojeného k sondě lze pozorovat zřetelný pokles tlaku v tomto bodě, který pak odpovídá úhlu stabilizace Ust. Pro zmenšení úhlu stabilizace platí, že horní hrana kanálu by měla být rovná a ne zaoblená, kanály by měly být blíže k sobě a co nejširší, horní hrana všech kanálů by měla být na stejné úrovni a kanály by měly vyplňovat ce největší plochu na bocích a na zadní straně válce.

Velikost přetlaku při takové zkoušce by měla odpovídat skutečnému přetlaku v klikové skříni motoru. Kolik to je? Můžeme uvažovat přetlak 0,2-0,3 atm, v případě optimálního plnění klikové skříně až 0,4 atm. Proč tak málo? Kliková skříň mívá objem v horní úvrati, tedy v okamžiku sání, cca 2,5-3x větší, než je zdvihový objem. Je potřeba uvažovat ztráty resp. tlakové kmity v sání, dobu sání a řízení sání (rozvod pístem, šoupátkem nebo jazýčkovým ventilem) a samozřejmě i načasování přefuků. Toto všechno ovlivňuje množství a stlačení směsi v klikové skříni v okamžiku otevření přefuků.

Pro úhel stabilizace platí přibližně hodnoty 25°-30° pro dva přepouštěcí kanály, 15°-20° pro čtyři kanály, 5°-10° pro vícekanálový válec. Úhlové hodnoty jsou samozřemě ovlivněné i celkovou hodnotou úhlu přefuku - kinematikou klikového mechanismu je dáno, že vyšší kanály otevírají rychleji.

Od bodu stabilizace až k dolní úvrati lze pak změřit rychlostní profily výplachu pro různé otevření kanálů. Každý rychlostní profil, který pro dva vyplachovací kanály vypadá přibližně dle dalšího obrázku, lze vyhodnotit s ohledem na parametr prvděpodobného zachycení směsi ve válci. Zde odkážu na předchozí článek.

Plocha válce se rozdělí na pomyslné segmenty. Hodnoty rychlosti v, které zároveň odpovídají hodnotě množství směsi, se v každém jednotlivém segmentu vynásobí hodnotou předpokládné pravděpodobnosti zachycení směsi P. Sečtením hodnot z jednotlivých segmentů vyjde hodnota celkové zachycovací účinnosti pro celou plochu válce. Pro celou periodu otevření přefuků lze jednotlivé hodnoty zachycovací účinnosti lze vykreslit průběh zachycovací účinnosti a vypočítat střední zachycovací účinnost.

Střední zachycovací účinnost tedy odpovídá ploše pod křivkou v grafu, s maximem většinou kolem dolní úvrati. Statickým měřením lze zjistit hodnoty mezi bodem stabilizace a DÚ. Skutečný výplach je záležitost dynamická a křivka zachycovací účinnosti proto nebude symetrická - při zavírání kanálů už nebude docházet k mísení směsi se spalinami a proud může být stabilnější. Pro zajištění požadovaného výkonu motoru je vysoká zachycovací účinnost výplachu pouze jedním z faktorů. Samozřejmě je nutné uvažovat i další - průřez kanálů a tlakový spád a odpor v kanálech, které určují množství směsi, která vstupuje do válce a je zachycena ve válci.

Na obrázku střední zachycovací účinnosti je vidět značný rozdíl mezi dvoukanálovým a čtyřkanálovým válcem. Samotné zvýšení počtu kanálů by ovšem nemělo takový účinek. V čem je tedy to kouzlo takto výrazného zlepšení? Kanály musí být konstruovány tak, aby spojený vyplachovací proud byl v oblasti zadní stěny válce. S řešením přišla před zhruba padesáti lety Yamaha a a rychlostní profil takového čtyřkanálového válce je na dalším obrázku.

Čtyřkanálový vyplachovací systém se skládá z hlavních a pomocných vyplachovacích kanálů. Hlavní kanály mají lichoběžníkový průřez, výstupní hrana kanálu směřuje 10°-15° vzhůru ke spalovacímu prostoru. Pomocné kanály směřují proti sobě a jejich přední stěny vytvářejí zúžení profilu. Horní hrana kanálu svírá s osou válce 90°, případně směřuje až 5°vzhůru. Zůžením pomocného kanálu se dosáhne vysoké rychlosti proudu v blízkosti zadní stěny válce a tím i oblasti s nižším statickým tlakem. Do této oblasti se pak nasaje proud z hlavních kanálů. Pro snížení rychlosti v hlavních kanálech se často používá škrcení zmenšením průřezu hlavních kanálů na straně klikové skříně.

Pokud tedy vezmeme v úvahu lepší zachycovací účinnost v poměru 0,65/0,5 a zároveň o 30% větší plochu kanálů, je rozdíl ve výkonu mezi dvoukanálovým a čtyřkanálovým válcem asi 50-70% ve prospěch čtyřkanálu, při zachování ostatních konstrukčních parametrů motoru. Pro představu, na příkladu nejběžnějšího popojíždědla let nedávno minulých - úpravou (optimalizací) dvou kanálů u pionýra je možné očekávat zvýšení výkonu ze 3,5k na 4,5k. Nahrazením dvou kanálů čtyřmi se dostaneme na 7k, bez zvyšování otáček, s původním výfukem a bez výraznějších zásahů do sání.