Závodní motory a hluk (2. díl)

A jdeme na to poněkud netradičně. Hledáme příčiny toho, proč závodní motory řvou. Ono to s tím totiž souvisí, a tak jsme i řekli, že takový ostentativně nesouvisející titulek to pěkně uvede. Minule jsme si povídali něco o tom, kolik toho motor nasává, jak to funguje v sání a protéká přes ventily a pak to, jak to uvnitř hoří. Ovšem mluvili jsme o ventilech, aniž bychom probrali jejich zdvih a průměr a množství, jaké se dostane dovnitř a…

Kouzla s vačkami

Už minule jsme si vlastně řekli, že průtočné plochy ventilů mají přímý vliv na výměnu náplně válce. Okamžitá velikost průtočné plochy závisí na průměru ventilu a plnosti zdvihové křivky. To je vlastně doba a velikost zdvihu, po kterou je ventil otevřen. Velká plnost zdvihové křivky a rozsah otevření ventilů mohou při nízkých otáčkách způsobit pomalé proudění a malé mísení směsi, což má negativní vliv na hoření a výkon motoru. S rostoucími otáčkami je větší plnost výhodná, protože se zkracuje čas potřebný k naplnění válce. Maximální plnost zdvihové křivky je obvykle dosažena se strmě rostoucím průběhem zdvihu ventilu, což však zvyšuje zrychlení ventilu.

Také čtěte

4 min. čtení

Bezdrátové nabíjení elektromobilů

dnes Jakub Mokříš Tipy a rady

Pojďme si charakterizovat zdvihovou křivku:

• První charakteristika je úhlem otevření ventilů. Ten se obvykle měří v úhlech otočení klikového hřídele, obvykle od konce náběhového můstku po počátek náběhového můstku. Někdy se však používá přesnější definice úhlu otevření při 1mm zdvihu vačky, který se navrhuje s ohledem na požadovaný rozsah otáček motoru.
• Maximální zdvih ventilu, který se obvykle volí jako čtvrtina průměru ventilového talíře v místě kontaktu s ventilem. Větší zdvih již nemá významný vliv na průtočnost kanálu. Tento zdvih je také omezen minimální vůlí mezi pístem a ventilem.
• Průběh zdvihu, který se navrhuje s ohledem na kinematické faktory.

Z výše uvedeného je jasné, co požadujeme u závodních motorů. My chceme dosáhnout co největší plnosti. Tato plnost je určena plochou pod samotnou zdvihovou křivkou. Je také důležité udržet maximální zrychlení ventilu na přijatelné úrovni, kde doporučené hodnoty obvykle oscilují mezi 0.025 až 0.03 mm.st^-2. Jenže to jsou hodnoty, které se snažíme získat pro standardní motor. První, co závodní motor obětuje, jsou ventily. Odlehčené, se sodíkem, klidně po každém závodě vyměnitelné. U nich pak i derivace zrychlení (možná jste někdy slyšeli termín „Jerk“), která je závislá na maximálních otáčkách motoru, požadované životnosti, bezvibračním chodu a snížení hluku, se pohybuje v dost jiných sférách.

Také čtěte

2 min. čtení

Letní gumy v zimě a možná rizika

15. 1. 2025 Jiří Lacina Tipy a rady

Problémy spojené s úpravami

Takže nastavením vačky zdviháme rychleji, výš, na delší dobu a s výrazně vyššími silami na ventily, které dosedají mnohem rychleji. Navíc se nám extrémně rychle plní spalovací prostor, ale také se rychleji vyprazdňuje.

To, co nás u ventilů omezuje, je jejich přílišná rychlost dosedání, kdy by takzvaně mohly ventily odskakovat. Také by mohlo dojít k otloukání dosedací plochy. Ovšem největším problémem jsou otáčky. Jak jsme si v jednom z minulých článků definovali, u závodních motorů se snažíme dosáhnout co nejvyšších otáček. To nám ale nemusí zvládat ventilové pružiny, jejichž závity se při zvyšujících se otáčkách snaží rozkmitat. Děje se tak, když frekvence otáčení vačkové hřídele je vyšší než 1/10 vlastní frekvence pružiny. Tomu se dá zamezit úpravou pružin, ale jen do určité míry. Také se vytváří speciální třecí tlumiče, ale opět jen do určité míry, protože tím se zase zvyšují třecí ztráty.

Jak vidíte, jen takové malé součástky v motoru, jako jsou ventily a vačky, mají ohromný potenciál pro zvyšování výkonů motorů. Jejich vhodný návrh může zásadním způsobem definovat charakteristiku motoru. Ovšem zatím jsme se bavili jen o ventilech a vačkách, ale k tomu přistupuje i celý výfukový systém. A to je kapitola sama pro sebe.