Beranidlo

Zveřejněno: 11.03.2018 23:25,Kategorie: Návod,Zhlédnuto: 1438x,Komentářů: 4x,Hodnocení: 5.00 od 2 uživatelů

Aerodynamika vratného výplachu válce je ve skutečnosti o něco složitější, než jak je popisováno v učebnicích a propagačních materiálech.

Jeden takový pohled na tento děj je na obrázku francouzského kreslíře. Po otevření výplachových kanálů jsou dva proudy směsi směřovány tangenciálně ze stran k zadní stěně válce, kde se spojí, otočí vzhůru a vytlačí před sebou zbylé spaliny z válce a spalovacího prostoru.

Pro naše zkoumání si zkusíme tento děj představit ve dvou pohledech, ve směru shora v ose válce, a v řezu přes přepouštěcí kanály. Tvar kanálů na obrázku zhruba odpovídá původnímu patentu DKW/Schnürle. Kanály mají obdélníkový průřez, zadní stěny kanálů se pomyslně protínají poblíž zadní stěny válce a svírají úhel mezi 90° až 130°. V podélném řezu směřují kanály mírně nahoru se sklonem 5° až 20°. Kanál je zakřivený ... a tady pozor ...

V zakřiveném kanále se začne projevovat to samé, co v každé zatáčce - odstředivá síla. Na obrázku dole je průchod směsi kanálem rozfázován. Pomineme nyní turbulentní způsob proudění směsi v klikové skříni a na vstupu do kanálu. Pokud je kanál dostatečně dlouhý, ve střední části kanálu by měl být relativně laminární proud. Působí zde však tření plynu o stěny kanálu, takže nejvyšší rychlost proudu je uprostřed a na stěnách v mezní vrstvě je rychlost nulová. Rychlostní profil je na obrázku u fáze 1, vedle podélného řezu kanálem je příčný řez s rychlostními izočárami.

Jakmile se kanál začne zakřivovat, odstředivá síla začne proud plynu tlačit na vnější stranu zakřivení. Vzniká zde oblast vyššího statického tlaku, v příčném řezu kanálem označená červeně, a oblast nižšího tlaku na menším poloměru označená modře. Protože u bočních stěn je menší rychlost proudu než uprostřed kanálu, je zde i menší účinek odstředivé síly (ta roste s kvadrátem rychlosti proudu) a plyn se začíná tlačit od středu vnější stěny k bočním stěnám, kolem bočních stěn k vnitřní straně zakřivení. Nakonec tato druhá fáze přejde do třetí fáze, kdy dojde ke vzniku sekundárního proudění napříč kanálem. To samozřejmě znamená ztráty, ale také změnu rychlostního profilu, kdy se z jednoho proudu plynů stávají dva proudy, navíc roztočené ve dvou vírech proti sobě.

Na výstupu do válce přejde zakřivení opět do rovné části. Zadní stěna kanálu je ovšem o něco delší než stěna bližší výfuku a proud u zadní stěny se vlivem tření zpomalí. To má za následek, že v oblasti kolem rychlejšího proudu je nižší statický tlak, než je v oblasti kolem zadního pomalejšího proudu. Tento rozdíl tlaků pak způsobí, že zadní proud je strháván směrem k výfuku, výplach je nedokonalý, se ztrátami směsi do výfuku a velmi nestabilní, citlivý na tlakové rozruchy v oblasti výfukového kanálu.

Pro zajištění dobrého výplachu je tedy potřeba dodržet tři pravidla. První pravidlo je omezit sekundární proudění. To znamená co nejmenší zaoblení v koutech hranatého kanálu, kanály dělat s povrchem vyhlazeným ve směru proudu, nikoli však vyleštěným. Druhé pravidlo - vhodným tvarováním dosáhnout rychlejšího proudění u zadní stěny kanálu, což není v tomto případě konstrukčně úplně snadné. Třetí pravidlo nelze aplikovat vždy - čím větší je poloměr zakřivení kanálu, tím menší jsou odstředivé síly. Například u motorových pil by větší poloměr znamenal neakceptovatelné zvýšení hmotnosti válce.

Na obrázcích dole jsou historické konstrukce přepouštěcích kanálů. První je již zmíněná DKW RT 125 s hranatými kanály. Z pohledu technologa ve slévárně jsou ovšem hranaté kanály velkou nepříjemností. Jaderníky mají komplikovanou dělicí rovinu a odlitky s ostrými kouty se musí pečlivé odlévat, vzniká pnutí a staženiny. Následují příklady poválečné československé výroby, typy 250/373, 175/356 a 350/634, kde dostala prostor technologie. Představu o účinnosti takových kanálů nechť si udělá každý sám.