Beranidlo

Zveřejněno: 18.03.2018 18:35,Kategorie: Návod,Zhlédnuto: 1625x,Komentářů: 1x,Hodnocení: 5.00 od 2 uživatelů

Jak předejít situaci, kdy nový, pracně a draze vyrobený válec nedává požadovaný výkon při první motorové zkoušce? Není nějaká jiná metoda, jak zjistit kvalitu výplachu?

Simulaci a měření na modelu válce nepochybně prováděl svého času i pan Adolf Schnürle. V jeho době se požívaly různé modely, kterými se profukovaly obarvené kouře, mlhoviny nebo kapaliny, aby se zjistilo, jakým způsobem proudí tyto látky skrze kanály a válec. První kvantitativní medodu předvedl světu v roce 1968 jistý Jante a spočívala v měření rychlosti proudu v různých místech válce pomocí trubiček a manometrů. Jeho zařízení vypadalo nějak takto:

Výsledky jeho měření pomohly dále nahlédnout do proudění ve válci, bohužel s jednou zásadní chybou. Dokázal měřit pouze proudy směřující od pístu nahoru a proto nepoužíval žádný model spalovacího prostoru a vzduch odcházel pryč otevřeným válcem.

Následovaly další anemometrické metody, zjišťující různým způsobem rychlost a směr proudu na různých mistech ve válci - sondou se žhaveným drátkem nebo termočlánek spolu vyplachováním horkým vzduchem. V každém případě anemometrická sonda nesmí příliš narušovat proud ve svém okolí. Další otázkou je, jak rozumět naměřeným hodnotám a jak naměřené výsledky použít.

Poměrně jednoduchá metoda by spočívala v zavedení malé Pitotovy trubice do válce s hlavou. Princip Pitotovy trubice ja na obrázku dole. Ústí trubice je umístěno proti proudu vzduchu. Celkový tlak v trubici je součtem statického tlaku a dynamického tlaku. Velikost dynamického tlaku je přímo úměrná kvadrátu hodnoty rychlosti. Aby se kompenzovala hodnota statického tlaku, je druhá strana U-manometru propojená s místem s nulovou rychlostí proudu. S miniaturizací takto konstruované Pitotovy trubice si ovšem jen těžko poradíme. Konstrukci si však jde usnadnit, pokud si stanovíme vhodné požadavky na měření. Prvním požadavkem je, že chceme zjistit rychlost proudění pouze ve směru osy válce, a budeme předpokládat, že nejmenší proudění napříč válcem je polovině zdvihu, případně v polovině dráhy mezi horní úvratí a horním okrajem přefuků. V této příčné rovině pak budeme měřit tlak trubičkou s otevřeným koncem. V ústí trubičky nastavené proti proudu je celkový tlak roven součtu statického tlaku a dynamického tlaku. Pokud do stejného místa umístíme trubičku obráceně, celkový tlak se rovná statický mínus dynamický tlak. Z každého místa tak máme dvě hodnoty z U-manometru a jejich odečtením od sebe získáme hodnotu dvojnásobku dynamického tlaku. Druhým požadavkem je, že hodnota rychlosti bude bezrozměrná. Pak stačí získanou hodnotu tlaku (například počet dílků na stupnici U-manometru naplněného obarveným lihem) odmocnit a dostáváme hodnotu, která odpovídá rychlosti v daném místě. Hodnota je to bezrozměrná, protože naše metoda je učená pro vykreslení rychlostního pole. Pro jednu velikost otevření přepouštěcího kanálu je potřeba pouze udržovat konstantní tlak na vstupu do přefuků.

Na dalším obrázku je takovéto rychlostní pole pro klasický vratný výplach, jak je popsán v předchozím díle. Dva vyplachovací proudy se vlivem skundárního proudění v kanálech nestřetávají u zadní stěny, ale dojde ke stržení výsledného vzestupného proudu ke středu válce a k výfuku. Rychlostní pole vytváří charakteristický jazyk. Pokud vycházíme z předpokladu, že čím blíže je vzestupný proud výfuku, tím více směsi do výfuku unikne, není takovýto rychlostní profil vůbec ideální. Stačí malý tlakový rozruch a vyplachovací proud se "zkratuje" přímo do výfuku. Celý rychlostní profil můžeme posuzovat z perspektivy předpokládané pravděpodobnosti, kolik směsi zůstane v daném místě ve válci, a kolik unikne do výfuku. Takto zvolené kritérium je na dalším obrázku. V oblasti kružnice vepsané mezi hrany výfukového kanálu a střed válce je pravděpodobnost nula - veškerá směs, která vyplachuje v této části skončí smísená se spalinami ve výfuku. Následuje oblast, kde se drží 10% směsi, až konečně u zadní stěny je oblast, která zůstane beze ztráty ve válci.

Pokud takovouto perspektivou posuzujeme tříkanálový výplach, je jasné, proč se používal ve valné většině případů pouze u závodních motorů, kde se na spotřebu tolik nehledělo. Třetí kanál tlačí vzestupný proud ještě více k výfuku a pro cestovní stroje nebylo možné zvládnout ekonomicky efektivní a dostatečně ekologický výplach.

Jaké jsou naše možnosti, pokud zůstame u dvou kanálů? Požadavek je jasný, maximum na rychlostním profilu musí být co nejdál od výfuku a co nejvíc u zadní stěny válce. Pokud je to konstrukčně možné, tak rovné vyustění kanálů do válce by mělo být co nejdelší, aby se narušil vliv sekundárního proudění a poměr rychlostí předního a zadního proudu se zmenšil. Boční stěny kanálů je možné zkosit a nasměrovat tak více k zadní stěně válce.

Původně obdélníkový tvar kanálu je možné protáhnout na rovnoběžník. Tím se prodlouží přední stěna a zpomalí přední proud. Vytvořením spoileru na hraně zadního vyústění dojde k odklonu zadního proudu k zadní stěně válce.

Přidáním přepážek je možné zadní proud lépe nasměrovat, aby nemohl být snadno stržen ke středu. Výplach je možné udělat nesymetrický a maximum rychlosti vyplachovacího proudu bude v oblasti s vyšším potenciálem k zachycení směsi ve válci.