Ford Klub Magyarország Egyesület - 4. Vezérlés és töltetcsere II.pdf

Menü

NyitólapEgyesületünkKözgyűlésKlubtagságKépgalériaDokumentumtárHáttérképekPartnereinkFórumTechnikaFord bontókKiadványokFord klubokImpresszum

Nyitólap Technika Geree technikai cikksorozata 4. Vezérlés és töltetcsere II.

4. Vezérlés és töltetcsere II.

Írta: Dáloki Gergely (Geree)

Akkor egy kicsit merüljünk el a részletekben!

A szívási ütem végén, az alsó holtpontot követően 20-80°-kal zár a szívószelep, tehát szélső esetben már asűrítési ütem felénél tart a dugattyú, mikor lezár a szívóoldal. Ennek a magyarázata a gázok

tehetetlenségében keresendő. Bár a gázok sűrűsége (~1-2kg/m3) nagyságrendileg sem vethető össze a szilárd

vagy a folyékony anyagokéval (~700-14600kg/m3), de mégis van nekik tehetetlenségük, ami a tömeggel(sűrűség x térfogat) és a sebességgel arányos. Alacsony fordulaton nem igazán van a gázoknak mozgásienergiája, tehát szinte azonnal az alsó holtpontban már lezárhat a szívószelep. Viszont - az egyszerűségkedvéért - 6000-es fordulaton másodpercenként 100x fordul körbe a főtengely, tehát egy hengerben 50xzajlik le minden ütem. Vagyis amíg a dugattyú az egyik holtpontból a másikba ér, 5 ezred másodperc telik el.És innentől már belegondolhatunk, hogy szerencsétlen gáz mit él át... Számszerűen: egy négyhengeres

2000-es motort alapulvéve, egy henger térfogata 500cm3, plusz a hengerfejben kialakított égéstér térfogata.De mivel most nem is annyira a konkrét és pontos számok az érdekesek, inkább a nagyságrendek, így

számoljunk az 500cm3-rel. Feltételezzünk nagyon jó hengertöltöttséget, legyen 0.8-szorosa a fizikai

térfogatnak. Tehát 400cm3 gáznak kell 5 ezred másodperc alatt átáramlania mondjuk egy CVH motor42mm-es szívószelepén, ami 10mm-t nyit maximumban. Jó hanyagolással élve, mondhatjuk azt, hogynagyjából egyenértékű lesz az átömlési keresztmetszet, ha a szelepnyitás ideje alatt konstans 5mm-es

nyitással számolunk. Ez gyors sietségben végzett számítások alapján 6cm2-es átáramlási keresztmetszetet

jelent. Ha a 400cm3-t egy 6cm2 keresztmetszetű csőben helyeznénk el, akkor közel 67cm hosszú oszlopjönne ki. Ennek kell 5 ezred másodperc alatt átjutnia rajta. Vagyis ~134m/s (~480km/h) sebességgel áramlikel a gáz a szelepek mellett. (Persze figyelembe veendő, hogy a gázoknak fel is kell gyorsulniuk és le is kelllassulniuk, tehát az áramlás sebességmaximuma nagyobb is lehet a valóságban) Csak összehasonlításképp:ez akkora energia, amivel egy bő 2cm-es átmérőjű acélgolyó 100km/h-s sebességnél rendelkezik, vagy éppegy 6,35mm-es acélgolyó majdnem 300km/h-nál...

Ha ugyanezt a szívócsőben próbálnánk meghatározni, akkor vegyünk alapul egy nagy, kb. 4cm átmérőjű

szívócsövet. Ennek a keresztmetszete ~12,5cm2. Vagyis csak fele olyan hosszú lenne a gázoszlop hossza is,így a szívócsőben lévő sebesség is csak felére, tehát CSAK 240km/h-ra jönne ki. És ha belegondolunk, hogycsak 6000-es fordulatnál szinte nulla idő alatt kell elérnie ezt a sebességet, tartania nagyjából 5 ezredmásodpercig, megint szinte nulla idő alatt megállnia, majd pihenés 15 ezred másodpercig és kezdődhetminden elölről. Természetesen ilyen sebességek mellett a gáznak is idő kell, mire eléri ezt a sebességet ésugyanúgy idő is, mire lelassul. Ez igen erős gázlengést kelt, ami hatására létrejövő vákuum vagy épp plusznyomás jelentősen befolyásolja a henger töltöttségét.

És akkor mindezek tükrében vizsgáljuk meg egy kicsit közelebbről még egyszer a vezérlés sajátosságait. Aszívószelep nyitása a főtengely felső holtpontja előtt 0-30°-kal kezdődik. Ez az érték attól függ, milyenkarakterisztikájú motort szeretnénk kapni. Ha kevésbé forgós, de az alján nyomatékosabbat, akkor inkább a0° felé kell tartanunk ezt az értéket. Ha forgós motorban gondolkozunk, akkor ezt lehet növelni, de eznagyon sokat ront kis fordulaton a teljesítményen, hiszen még mielőtt megkezdődhetne a szívás, akkor márkinyit a szívószelep és a felfelé jövő dugó visszanyomja a szívócsőben lévő gázokat a kipufogógázok egyrészével együtt. És mire megindul a dugó lefelé, a szívócsőben lévő gázok már határozott sebességgeláramlanak - visszafelé. Tehát a dugónak kell akkora vákuumot kelteni, ami egyrészt megállítja az ellenkező

irányú mozgást és elindítja jó irányba, valamint annyi gáz beszívását teszi lehetővé, hogy több teljesítménytnyerhessünk vele. Tehát könnyen ront sokat a helyzeten. Ha valaki egy olyan speciális felhasználásúcélmotort akar építeni, ami csak magas fordulaton fog működni, és abszolút nem érdekes, hogy 5000 alatt mitörténik, az gondolkodhat nagyobb nyitási szögértékben. Egyébként a mindezen változókból következik,hogy egy meglehetősen széles tartományban üzemelő motort tervezni a legnehezebb, hiszen mindenüzemállapot mást kívánna. Más szívócsőhossz, más vezérlési szögek, más keresztmetszetek, más hő- és

Ford Klub Magyarország Egyesület - 4. Vezérlés és töltetcsere II. http://www.ford-klub.hu/index.php?option=com_content&task=view&id...

1 / 3 2013.02.08. 10:58

mechanikai terhelés és persze így az élettartamra tervezés is sokkal összetettebb.

A szívási ütem az alsó holtpont után fejeződik be, itt mindenképp érdemes kihasználni a gázoktehetetlenségét. Vagyis azt az energiát, ami a gázokban rejlik az áramlás miatt. Ezt pedig úgy lehet, hogy azalsó holtpont után - amikor a dugattyú már felfelé jön ugyan - még nyitva lehet hagyni a szívószelepeket,hiszen a beáramló gázok nem tudnak azonnal megállni, amikor a dugattyú elindul felfelé. Azok mégáramlanak tovább egészen addig, amíg a hengertérben lévő nyomás nagyobb nem lesz, mint a szívócsőbelinyomás és a szívócsőbeli gázok mozgási energiája által okozott többletnyomás összege. Vagyis a hengerbenlévő gázok az érkező gázok miatt komprimálódnak a kiegyenlítődésig. Minden körülmények ésfordulatszámok között akkor tudjuk a legnagyobb teljesítményt nyerni, ha sikerül pont akkor zárni aszívószelepet, amikor ez a kiegyenlítődés megtörténik. Előtte is és utána is már csak kisebb teljesítménytnyerhetünk. Mivel a legegyszerűbb közúti motorok is elég jelentős fordulatszámhatárok között üzemelnek,ezért nyilvánvaló, hogy különböző tartományokban elég szélsőségesen fog változni a hatásfok és vele együtta teljesítmény is. Sőt nagyon kedvezőtlen esetben még az is előfordul, hogy egy sportos vezérlés esetén,alacsony fordulaton a dugó a beszívott gázok akár 1/3-át is visszatolja a szívócsőbe, vagy az ellenkezője, egyalacsony fordulatú motor vezérlése esetén magasabb fordulaton még épp csak kezdődne a gázok beáramlásaa hengertérbe és máris lezár a szelep. Ezt a problémát hivatott kiküszöbölni (egyrészt) a változószelepvezérlés. Viszont itt felmerül a probléma, hogy kis fordulaton kevesebb szelepnyitási idő kell, szintealig több, mint 180°, míg jóval magasabb fordulaton (8000ford/perc) akár 300°-os szelepnyitási értékek iskijöhetnek legkedvezőbbnek. Tehát nem elég csak a bütyköt elfordítani, annak az alakját is változtatnikellene. Meg lehet ezt is oldani, a Ferrari motorjában ezt úgy oldották meg, hogy a bütyök egyik vége volt a"gazdaságos", alacsony fordulatra tervezett bütyök, míg a másik vége a "sport" bütyök. És hát mi semegyszerűbb (tényleg?), axiális irányban tologatták a tengelyt egy ferdén bordázott véggel, ami a tologatásközben még fordított is egy pár 10°-ot a tengelyen. Ugyanis különböző fordulatszámoknál máshová esik aszelepnyitás ideális maximuma. Alacsony fordulaton a felső holtpont után ~90°, míg magasabb fordulatesetén inkább ~110° az a legideálisabb szög, ahol a szelepnyitás eléri a maximumát. Számszerűbben: kisebbfordulatú motor esetén nagyjából 30°-kal kedvező a szívószelep zárása. Ez még nem okoz alapjáratonegyenetlenséget, de még 5000 körül is marad benne valamennyi használható erő. (Átlag vezető közül ki az,aki 5000 fölé kergeti a fordulatszámot?) Egy sportosabb motorhoz esetén már bátrabban hozzá lehet nyúlniaz 50-60°-os szívószelep-zárási értékekhez. Ez egyértelmű nyomatékvesztést okoz kisebb fordulaton, dekellő plusz teljesítményt magas fordulaton. Szélső esetben akár 90-100°-os zárást is szoktak készíteni nagyhengertérfogatú, magas fordulatú motorok esetén, mivel ott már a gáz térfogata is nagyobb, a magas fordulatmiatt a gázok sebessége is nagyobb, tehát jó nagy mozgási energiával lehet "játszadozni".

A felső holtpont előtt a szikra begyújtja a keveréket, ami tágulni kezd és munkát végez a dugattyún. Abegyújtás pillanatában a hengertéri nyomás akár a 60bar értéket is eléri és a dugattyú lefelé történő mozgásamiatt egyrészt nő a rendelkezésére álló térfogat, ami miatt csökken a nyomása, másrészt az adiabatikusállapotváltozás miatt csökken a gáz hőmérséklete is.

A kipufogószelep nyitásának a meghatározásnál a minden fordulatszámkori hengertéri nyomás a mérvadóparaméter. Úgy kell kialakítani, hogy mire a dugattyú elindul felfelé, a hengertérben már a lehető legkisebblegyen nyomás. Ha alacsony fordulaton túl hamar nyit, akkor a gáz nem végez elég ideig munkát. Ha magasfordulaton túl későn, akkor dugattyúnak kell komoly munkát végeznie a nyomás alatt lévő gáz hengertérbőlvaló kipréseléséhez. Utcai használatra a 30° holtpont előtti érték a bevált, sportosabb használatnál simánhasználatos a 60° körüli érték.

A kipufogószelep zárásának az érték-meghatározása szintén nagyon hasonló a szívószelep nyitási-értékmeghatározásához. Pár fokkal a felső holtpont után zár, itt is a gázok mozgási energiáját használhatjuk felazáltal, hogy a gázok még bőven áramlanak kifelé, amikor a dugattyú már nem olyan mértékben jön felfelé,sőt, röviddel a holtpont után már lefelé mozog, így kis időre vákuum keletkezik a hengertérben. Ezt avákuumot lehet kihasználni a szívócsőben lévő gázok megindításához. És kezdődik minden elölről...


2 / 3 2013.02.08. 10:58

Ford Klub Magyarország on Facebook

© 2013 Ford Klub Magyarország EgyesületJoomla egy nyílt forráskódú rendszer, mely a GNU/GPL Licensz alatt áll.

Gábor Károly Norbi Es KrisztinaIstván István Marcius Franco LeopardoBereczki Patrik Márk Répási Papp Péter

Ford Klub Magyarország

Tetszik 1.058

1,058 ember kedveli: Ford Klub Magyarország.


3 / 3 2013.02.08. 10:58

Documents

Ford Klub Magyarország Egyesület - 4. Vezérlés és töltetcsere II.pdf