Maximální otáčky spalovacích motorů.

Konstrukce motoru je stavěna na určité mechanické namáhání a tomu je podřízeno veškeré příslušenství.Především množství a kvalita palivové směsi.Pokud chceme zvyšovat otáčky,šlapeme na plyn,když jsme na podlaze,otáčky se nezvyšují.Pak bychom mohli zvýšit oktanové číslo paliva a tím i výkon motoru,a otáčky.Ale opět dále nemůžeme,přes trysky karburátoru víc benzinu neproteče.Vyšší oktanové číslo znamená jiné podmínky pro spalování,přestavění předstihu a odtrhu u stříkaček dávkovací čerpadlo .Prostě všechny díly jsou v souladu a ve vzájemné závislosti.Cokoli změnit o podstatné % znamená asi zničit motor.

JABRAKA

To turbo má hlavně za účel rychlé plnění válců. Musíš si uvědomit, že při 6000 ot. /min. je potřeba 3000x (u čtyřtaktu) ten válec naplnit a k jednomu naplnění je čas pouze 0,02 sec. Obecně proto platí, že víceválcový motor, při stejném celkovém objemu válců, má větší výkon, už jenom z hlediska plnění směsí. Rozhodně je rychlejší plnění 10ti válců po 500ccm, než jedinného válce o obsahu 5000ccm.

Více nentilů se používá spíše k zdokonalení výkonu a úspoře paliva.Dokonalejší CVVT - Continuous Variable Valve Timing - Volvo
Plynulé variabilní časování ventilů. Honda používá označení VTEC.
Silné sportovní motory potřebují hodně vzduchu. Proto se buď dělají s větším sacím a výfukovým vývodem, nebo se používají 3-4 ventily. Je ale dokázaný že tyto sportovní motory dosahují nejlepšího výkonu až asi kolem 3000 rpm. Což je dáno tím, že máš málo paliva a hodně vzduchu ve válci. Proto se používá CVVT k tomu aby byla vždy správná požadovaná směs. Jde o to že se časuje doba otevření ventilů, při nízkých točkách to k menšímu množství benzínu přidá adekvátní menší množství vzduchu, kratší dobou otevření ventilu(ů). Tím dochází k optimální explozi směsi a ne směsi která je moc bohatá na kyslík.
Dochází tedy k zlepšení výkonu motoru při nižších otáčkách jakož i k ekonomičtější jízdě. To co méně ovplivňuje otáčky motoru je systém ventilů. Dříve byly ventily na pružinách. Ty ventily zavíraly, ale problém byl v tom že pokud je pružina stlačena a povolí se tak mezi stlačením a započetím roztažnosti je prodleva. Jakmile se stlačená pružina dá do pohybu navyšuje rychlost roztažení až do polohy kdy zavře ventil. Tyto prodlevy omezovali motory z části v tom aby se vytočily na vyšší otáčky, museli se používat silnější a silnější pružiny, ale dokonalost dosáhl až hydraulický systém který nejen otevírá ale i zavírá ventily. Nemá prodlevy a tudíž se k vysokootáčkovému motoru hodí nejvíce.

Další a hlavní problém jsou písty. Čím větší váha pístů tím menší otáčky, proto třeba dvoulitr o 4 válcích má třeba 6000 ot. maximálně, ale dvoulitr 6 válec má 8000ot. Jedná se o to že čím je píst těžší. Při expanzi plynů po zážehu je tlačen určitou silou + váha pístu s jeho rychostí + odstředivá síla tím víc odebírá síly pístu , který jde v podstatě do komprese. Vzniká tam protisíla která to brzdí a sčítá se s kompresí dalšího pístu. Proto vyšší otáčky mají klasické rotační motory nebo Wankle. U nich je normální 9000 a se starším rotačním wanklem systémem i 18000. Otáček. Nemají totiž ni co by je brzdilo, nic se nemusí vracet protože se to vlastne točí dokola.

Rozhodující je tedy váha pístů, kompresní poměr a správné načasování ventilů. Roli také hraje tření pístů a odpor ložisek.

Turbo je jak přesně již posáno k zvýšení kompresního poměru, naplní válec větším množstvím vzduchu jeho stlačením. Dochází tedy k silnější explozi. rychlejší naplnění s tím má ale pramalou souvislost, protože to se řeší právě většími nebo více ventily.

Skoro vsechno chvalim, az na tohle.

Jak to myslite, ze drive byli ventily na pruzinach. Ventily jsou zavirane pruzinami stale. Pokud se samozrejme bavime o beznych motorech. Tomu, aby se museli pouzivat silnejsi a silnejsi pruziny se zabranuje prave pouzivanim viceventilove techniky - mensi ventily=nizsi hmotnost=dostatecne pruziny. A samozrejme staci nizsi celkovy zdvih ventilu. Coz take prospiva.

Pokud se jeste zdrzim u pruzin, tak hlavnim problem pri vysokych otackach nejsou ani tak nedostatecne sily v pruzinach. I takove by sli dnes vyrobit. Vetsi problem je ale rychlejsi unava materialu a hlavne vlastni frekvence pruzin - pruziny se dostavaji do pasma rezonance a praskaji.

Proto se u super vysokootackovych motoru pouzivaji hlavne pneumaticke a elektrohydraulicke pruziny. Ale takovych motoru moc neni. Samotne hydraulicke pruziny se moc nepouzivaji.

Nebo se da pouzit ne moc sikovny desmodromicky nuceny sistem zavirani ventilu.

S tim turbodmychadlem ne tak zhurta. Preplnovani se samozrejme pouziva k doprave vetsiho mnozstvi vzduchu do valcu, ale tez to urychluje plneni valce. Valec je pri sani totiz omezen takzvanou hltnosti motoru - neboli prutocnnym mnozstvim vzduchu - ta ovlivnuje prave miru naplneni valce vzduchem. Je mimo jine zavisla na tlaku v sani. Pokud dmychadlo zvysi plnici tlak v sani, hltnost motoru se jednoduse receno pro dane otacky motoru zlepsuje. To jsou ale dost slozite vypocty, ktere tu nebudu rozvadet.

A jedno p.s. na konec.

Turbodmychadlo ani zadne jine dmychadlo nezvysuje kompresni pomer. Ten je dan podilem objemunad pistem v dolni a horni uvrati. Je tedy pevne dany a nemenny (bez snizeni hlavy).

Naopak. U preplnovanych motoru se pouziva NIZSI kompresni pomer nez u atmosferickych. Je to z duvodu prilisneho narustu spalovacich tlaku. Nizsim kompresnim pomerem se tyto tlaky omezina rozumnou uroven.

Tak zase klidne pokracujte. Jako bych nic nerikal.

1. Kompresní poměr je dán mezi atmosférickým tlakem (venku=1Atm) a tlakem při stlačení (v motoru= např 10Atm) pokud bude funkční turbo natlačí při venkovním 1Atm do otevřeného motoru tlak třeba 3Atm. Po stlačení směsi to pak bude 13Atm. Toto je zcela běžné označení pro to co turbo dělá. Navyšuje kompresní poměr v motoru.

2. nikde jsem nepsal že by byly ventily zásadní v urychlení otáček. Bohužel u vysokotáčkových strojů - bavím se teď o čtyřtaktech tak jakož i předtím - se používá tlak oleje. Ventil má pružinu jak jste správně napsal, neslouží však k tomu aby zatlačila ventil zpět. Slouží pouze k tomu aby držela ventil uzavřen a nedošlo k jeho svévolnému otevření. Pohon ventilu nehoru a dolů je dán tlakem oleje který roztlačí ventil bez prodlení. Ano u dřívějších nebo snad méně konstrukčně náročnějších motrů se používají pružiny k zavírání stále. U novodobých nikoliv. Ano, čím větší obsah u klasického atmosférického motoru je tím více vzduchu potřebuje, proto se dává více ventilů. problém je že pokud máte více ventilů nebo větší průduchy u dvou, dosahuje se vejlepšího vykonu při asi 3000 ot/min. a více. Proto při nižších otáčkách moderní systémy používají ono CVVT které otevře ventily na kratší dobu při nízkých otáčkách a na delší při vyšších.

en.wikipedia.org/...

Prot se pro rychlejší a lepší načasování ventilu u nejmodernějších motorů používá právě hadrauliky a ne pružiny.

3. miro napsal: Nevyšší rychlost (střední pístová rychlost) dosahuje uprostřed jeho dráhy. V horní a dolní poloze se zastavuje a cyklus se opakuje.A to je hlavní důvod pro lehké písty , včetně pevnostních důvodů pístu, čehož lze dosáhnout mimochodem , zvýšením počtu válců ( tím menších a lehčích pístů) při stejném obsahu válce.Ale důležitějsí , pro zmenšení těchto negativní sil na píst , je snížení , již zmiňované střední pístové rychlosti.To se zajištuje menším zdvihem pístu , tedy menším vyosením klikových čepů u klikového hřídele.To jsou nízkozdvihové motory. Ano rotační motory typu Wankel , mají jen rotační součásti , nikoliv součásti s přímočarýchvratným pohybem a proto vykazují vysoké otáčky. Toto je nejdůležitější podmínka zvyšování otáček všech zypů spalovacích motorů a ty ostatní , tzv. nutné důvody, jsou jen vynucenými k účinnějšímu využití vlastností vasokootáčkového motoru. Zjímavé jsou také důvody snahy o konstrukci motorů s vysokými otáčkami , nikoliv s vyššími obsahy válců...

Tohle jsem chtěl napsat a plně souhlasím. Mno, možná jsem to špatně podal či zkomolil ale přesně tohle jest ta spávná odpověď. Lépe to snad nejde. Nikdo není dokonalý a já nejmíň

No musím říct že kdybych tuto odpověď mohl ohodnotit tak je snad za tisíc bodů

Je supr si popovídat, a dozvědět se něco novýho. No možná to vypadá jako když se člověk hádá. je to totiž podle nálady kterou člověk má. v reálném životě člověk usuzuje dle intonace hlasu, tady nám nezbívá než používat emotikony a dobře volit odpovědi. Jinak se to zvrtne a pak...

Každopádně poslední věta by měla být užita jako základní pravidlo diskuzních fór.

jinak ten Vtec je i na naší wikipedii cs.wikipedia.org/... jediný problém že v české verzi to není tak dokonale vysvětlené a popsané.

Jak nekdo napise, ze kompresni pomer je dan MEZI (to podle vas znamena podil, nebo rozdil?) MEZI TLAKAMA a jeste je za to ohodnocen, tak se neni dal o cem bavit...

...vypovida to o hrubych neznalostech v probirane tematice. Poprve by se dal pochopit omyl, ale kdyz si za tim dal tvrdosijne stojite...

To jak popisujete funkci otevirani ventilu pomoci hydrauliky ste si vymyslel. Pruziny jsou tam proto, aby se ventil zaviral. Pokud mate na mysli hydraulicka zdvihatka ventilu, tak ty slouzi naprosto k jinemu ucelu.

Ten vas ne

Ale konec dohadovani, kdo ma vetsi pravdu a zpatky k otackam motoru.

Uz tu bylo zmineno spousta nesnazi, ktere jsou spojeny se zvysovanim otacek a spousta problemu, ktere zvysovani otacek zabranuji a jak se daji resit.

Ostatne ke zvysovani otacek neni ani duvod. Motory jsou konstruovany tak, ze maximum tociveho momentu je tam, kde je a po dosazeni maximalniho vykonu, kdy jiz dale prevazuji odporove sily a vykon klesa neni duvod k dalsimu zvysovani otacek.

Ty ma, z duvodu dosazeni vetsiho vykonu motoru, smysl zvysovat pouze ruku v ruce s posunem maxima tociveho momentu. To se prave, mimo jine, deje tez odstranovanim jiz nastinenych problemu - mensi odporove sily, lepsi plneni valce zapalnou smesi atd.

Jsou zde ale tez dasi problemy a otazky, kvuli kterym se voli nejake maximalni otacky.

Jednak je to vetsi spotreba oleje pri vyssich otackach - a samozrejme potreba oleje s lepsimy vlastnostmi.

Dal je to tez z duvodu prevodu. Zastavbovy prostor pro prevodovku i pro staly prevod je omezeny a nejde do nekonecna zvetsovat.

Dale je problem udrzet v takhle sirokem pasmu otcek tocivy moment pokud mozno co nejplossi - tedy, aby motor mel stale dostatecnou pruznost - s tim souvisi potrebny pocet prevodovych stupnu.

Pri vysokych otackach jsou kladeny vetsi naroky na spojku a jeji velikost. Ta taky nejde do nekonecna zvetsovat.

Veskere navysovani otacek je spojeno s pouzitim LEPSICH soucasti, coz vede k narustu ceny. Coz je pro vyrobce neprijatelne.

Dale je navysovani otacek, jak jiz bylo drive spravne receno, spojeno s nutnosti pouzit vicevalcove motory o mensim objemu kazdeho valce - to mimo jine vede opet k nutnosti vetsich zastavbovych prostoru - to je nevhodne zejmena pro male mestske vozy.

Opotrebovani vsech dilu roste s otackami da se rict geometrickou radou. Unavova zivotnost dilu se zkracuje. To je spojeno s dalsimi vydaji a castejsim servisem - coz je opet neprijatelne.

Predstavte si, ze by ste musel u auta menit olej kazdych 5 tisic kilometru a jeste mezitim dvakrat olej dolivat. To cloveka brzo otravi.

Co se tyce pouziti napriklad Wankelova motoru, je to sice zajimave, ale je s tim opet spojeno prilis problemu. Nektere, jako spotreba oleje, by slo castecne omezit mohutnejsim vyzkumem, nektere ale ne. Hlavne naprosto nevhodny tvar spalovaciho motoru. S nim jsou spojeny obrovske ztraty a tepelna ucinnost motoru (ucinnost spalovani smesi) mohutne klesa.

A tak by se dalo pokracovat.

Tak to byl muj prispevek na tema zvysovani otacek, jake to ma dopady, a proc vyrobci uvadeji maximalni otacky.

u toho wankelu samozrejme tvar spalovaciho PROSTORU ne MOTORU

O hádání nejde, jde o uhel pohledu. V knize kterou mám před sebou je psáno, cituji -

...kompresní poměr je dán rozdílem mezi atmosférickým tlakem, tedy tlakem okolního prostředí a tlakem kompresním, po stlačení pístu...

Takže beru za to že učebnice nelže a kompresi počítá z rozdílu.

Z netu u Turba:

Turbodmychadlo je zařízení používané ve spalovacích motorech pro zvýšení celkového výkonu motoru pomocí zvětšení množství vzduchu a paliva vstupujícího do motoru. Hlavní výhodou turbodmychadel je významný nárůst výkonu motoru, spojený s pouze malým zvětšením hmotnosti. Nevýhodou je u benzínových motorů nutnost snížit kompresní poměr...

Proč, protože přeplněním válce zesílí výsledný kompresní poměr ( Zase mezi venkem a vnitřkem, válce).

K ventilům asi toto, a je to pouze jeden systém, divili by jste se ale je jich o dost víc, v podstatě každý výrobce motorů má svůj.

en.wikipedia.org/...

Zde je česky

cs.wikipedia.org/...

Mimo to jsme už hrubě OT. K zvýšení otáček jsem napsal již své, a nejlíp slovně i rozumově to podal miro.

2Axus, jo pokud to beru podle tebe je to v podstatě pravda, jen jsem to halt vydřil jinýmy slovy a z jiného pohledu. Beru to z knihy pro vysoké školy technické. No a jak je to tam napsáno tak to chápu a prezentuji.

Já si myslím, že nemáte až tak úplnou pravdu. Příklad: Mám TD, obsah 3,0litry. Válí se kolem 2000 ot., tahá prakticky od volnoběhu do 4000ot. Když táhnu přívěs, tak mám celkem 3 tuny a jedu +- pořád stejně. Spotřeba s přívěsem se mi zvýší tak o 1,5 l/100km. Nejsem závodník jezdím do 130, s přívěsem do 100km/hod. Na trase Praha -Hannover, když není zácpa, přeřadím 10x. Jel jsem to i jednou s naloženou Fabií, ale bez přívěsu. Pořád jsem řadil, pořád to chtělo otáčky. Já osobně fandím výšeobjemovým, nízkootáčkovým motorům. Už jenom proto, že s nižšíma otáčkama méně trpí všechny pohyblivé části. Možná si pletete pojem zvyšování výkonu a pružnost motoru. Kdyby to totiž bylo podle té Vaší teorie, tak by v tanku nebyl velkoobjemový pomaloběžný motor, ale nějakej ukvílenej pidimotorek s 15000ot/min. Nevím, čím jezdíte Vy, ale já jsem prošel všechny obsahy od Fiata 500, až po Jeep 4,0liter. A jsem toho názoru, že nebýt ekonomických a ekologických omezení, tak i pro běžný provoz se dělají auta s 5l. motory, tak jako byly staré ameriky. Ony to tiž otáčky nejsou všechno. Vemte si modelářský motorek o obsahu 3,5ccm. K němu laděný výfuk a poběží Vám na 20000ot/min. Jeho výkon může dosáhnout až 3HP. Proč se asi nepoužívá ve skutrech?

No jo, asi tomu nerozumím tak jako Vy, ale všude, kde je potřeba výkon a trvanlivost, tak se používájí spíše velkoobjemové, pomaloběžné motory. Lodě, náklaďáky, těžká technika.

Ano,stejně jako Tesyk,zkoumat,proč tomu tak je,je jako nosit dříví do lesa.Tam kde je potřeba získat okamžitý výkon,bez toho,že budu koukat na životnost a také cenu motoru,dám mu vysoké otáčky a převodem získám výkon.Pokud je třeba dlouhou životnost a nízká cena zařízení,je na výkonu závislý velký rozměr a malé otáčky./Protože vše se vším souvisí,kompromis stanoví,co v konstrukci dostane zelenou.

JABRAKA

Jabraka to napsal moc hezky. Lepe to vystihnout neslo.

A jelikoz sem sam jednim z tech konstrukteru, vim o cem mluvim. Snazil sem se tu vysvetlit jak se to ma, coz se mi ocividne nepovedlo, protoze temer kazdy muj vyrok je ihned negovan vetsimi ci mensimy nesmysly. Proto se uz radsi o nic snazit nebudu a ani nebudu uvadet, co za nesmysli bylo zmineno. Nema to proste smysl se tu snazit neco napsat, pac clovek pak akorat vypada za blbce, ze se snazi poradit.

Ale jedno si precejenom neodpustim:

To ze vykon delaji HLAVNE otacky je hloupost. Vykon dela tocivy moment a otacky. A to stejnym dilem.

Vykon se rovna moment krat uhlova rychlost. A ta je primo umerna otackam. Proto aby ste dosahli urciteho vykonu, musite bud zvysovat otacky - a vrchol tociveho momentu posouvat do techto otacek, nebo muzete zachovat otacky a zvysovat tocivy moment. Vysledek je pokazde stejny.

S obemi variantami jsou spojeny urcite nesnaze, ktere teprve vysledek navzajem odlisuji a tvori rozdilne pristupy ke konstrukcim motoru.

Proc se nekde vyuziva navysovani otacek a nekde navysovani momentu? To je jednoduche. Jsou stroje pomalobezne, jako je tank, lod, vytah, pohyblive schody a dalsi zarizeni, ktere pracuji vpodstate pri plus minus konstantnich otackach. Pro ty je vyhodne pouzit prave velky moment a male otacky - odpada nutnost zbytecne velkych prevodovek a nevadi vetsi velikost motoru. Narok je kladen predevsim na silu.

Pro rychlobezne stroje, jako je treba sportovni automobil, ktere pracuji v sirokem spektru otacek a je u nich vyzadovana pruznost a predevsim rychlost, je zase lepsi pouziti mensiho tociveho momentu a sirsi otackove spektrum. Umoznuje to pouziti motoru v ruznych rezimech.

Navysovani otacek ma navic jednu obrovskou nevyhodu - nutnost pouziti vicestupnove prevodovky.

Prevodovka se spolecne s pistovym spalovacim motorem pouziva ze dvou duvodu. Jednak rychlostni charakteristika motoru neni sama o sobe vhodna pro provozovani motoru v ruznych otackach, hodi se spis pro provoz pri konstantnich otackach = nutnost pouziti prevodovky a jednak, a to je dulezite, motory s malym momentem a velkym otackovym spektrem maji malou pruznost = nutnost pouziti vice stupnu prevodovky.

p.s. Stare, ale stale pravdive uslovi: Objem nicim nenahradis.

A s čím potřebujete poradit?

Miro, Vy jste určitě inženýr, že?

Super. Dokazal ste, ze s rychlosti roste kineticka energie rychleji nez s hmotnosti. A co ma byt. To nema nic spolecneho s momentem ani s otackama motoru.

Ono totiz nestaci precis si nejake vzorecky v nejake knizce (ktera urcite je stale aktualni), ale pochopit, co se tam pise a umet to tez interpretovat.

Pouziju vas vzorecek.

Ek=1/2*m*v^2 ...kineticka energie posuvnych hmot

Obdobny vzorec plati pro rotacni hmoty

Ek=1/2*I*omg^2...omg je uhlova rychlost omg = 2*PI*n, I je moment setrvacnosti...obdoba hmotnosti u primocareho pohybu.

Tez stale plati, ze s otackymy roste energie rychleji, nez s momentem setrvacnosti. To ale neznamena, ze roste rychleji nez s tocivym momentem motoru.

Hned predvedu:

Vykon obecne je energie za cas.

Vykon P motoru je kineticka rotacni energie za cas.

Tedy P=Ek / t

rozepisi rotacni kinetickou energii dle vaseho vzorce:

P=1/2*I*omg^2 / t

dale rozepisi uhlovou rychlost omg:

P=1/2*I*(2*PI*n)^2 / t

Zrychleni se obecne spocte jako rychlost deleno cas, a=v / t

Pro uhlove zrychleni rotujicich hmot plati opet ekvivalence, alfa=omg /t, nebo tez rozepsane alfa=2*PI*n /t

V nasem prozatim odvozenem vzorci mame jak cas, tak uhlovou rychlost. Ta je dokonce NA DRUHOU. Jednou ji tedy spolecne s casem muzeme pretvorit na uhlove zrychleni a jednou nam tam jeste stale zustane.

Tedy:

P=1/2*I*(2*PI*n)^2 / t

P=1/2*I*(2*PI*n)*(2*PI*n) / t

P=1/2*I*(2*PI*n)*alfa

Dale se jiste shodneme, ze tocivy moment se vypocte jako moment setrvacnosti krat uhlove zrychleni.

tedy M=I*alfa

To tedy muzeme opet v nasem vzorci upravit, a dostaneme

P=1/2*M*(2*PI*n)

Dvojku zkratime s jednou polovinou a zbyde nam...

P=M*PI*n

PI je konstanta a tedy je jasne videt, ze vykon je stejnym dilem zavisly na momentu i na rychlosti otaceni.

A to vse je z vaseho vzorecku pro energii.

Vysoce vas chvalim, ze se snazite porozumet, ale ne vse je tak jednoduche a primocare, jak se na prvni pohled muze zdat a naopak ne za vsim je potreba hledat vedu, kdyz tam neni.

Promnte, ale musim se smat.

NE VAM, ale tomu, jak vsechno motate dohromady. Vidim, ze opravdu nema smysl snazit se cokoli objasnovat, protoze vy to pak vzdycky uplne zmotate a prevratite na ruby.

Ale hlavne se furt snazite hledat chyby tam, kde nejsou, misto toho, aby ste si vzal tuzku, papir a knizku, z ktere ste kopiroval obrazky, vzpomel si na fyziku a mechaniku ze stredni skoly a na chvili se zamyslel.

Proc?

Protoze ja nic uhlovou rychlosti nekomplikuju. Samozrejme, ze je zavisla pouze na otackach, ale tez bez znalosti uhlove rychlosti nemuzete jednoduse spocitat to, co jsem spocetl ja a co musite spocitat vy, aby ste pochopil.

Nikdo se s vami nehada, ze s rychlosti roste kineticka energie rychleji, nez s hmotnosti. Ale proc tam porad tahate tu hmotnost? Na te prece nezalezi. Zaleze na momentu. To jiz sem vam vyse odvodil. Staci si to krok za krokem projit.

Snad mi nechdete tvrdit, ze davate rovnitko mezi moment a hmotnost (respektive moment setrvacnosti). To by ste me zklamal.

Zkratka bez pochopeni zakladnich principu se budete furt jenom motat dokola.

Nerozumite tomu. Prominte. Mozna je to kruta pravda, ale je tomu tak. Na tom neni nic spatnyho. Kazdej nemuze vedet vsechno. Dokonce ani ja nevim

Jak sem jiz rekl. Chvalim, ze se chcete dozvedet vic, ale pak musite zacit se samostudiem a ptat se pro doplneni znalosti teprve po pochopeni zakladnich fyzikalnich zakonitosti.

p.s. Energie neroste s rychlosti exponencialne ale kvadraticky - verim, ze to je bylo jen preklepnuti.

p.p.s. Tocivy moment, proto, ze s necim toci, kroutici je, kdyz s necim krouti - to je jen semantika. Pouzivam tocivy, protoze jsem na to zvykly z prace a abych se pokud mozno vyhnul chytani za slovo, jako sem to ted ja udelal v pripade vaseho exponencialniho rustu

Jinak absolutne nic ve zlem. Ale snazte se skutecne vzit si tuzku a papir a chvili si pocitat. Uvidite, ze dojdete k zajimavym zjistenim...

Ptate se, kde delate chybu.

Delate ji presne tam, kde tvrdite, ze zvyseni obsahu, respektive zvyseni hmotnosti rotujicich casti vede na zvyseni momentu. To prece neni pravda.

Naopak. Ne nezbytnym dusledkem zvysovani momentu jsou vetsi setrvacne hmoty.

Proste NEMUZETE zamenovat hmotnost a tocivy moment. To jsou dve naprosto odlisne veci.

V tom delate chybu a proto si stale myslite, ze pocitate spravne. NEPOCITATE.

Howgh

Pánové, zkuste to stručně jednou větou.

Nový motor V8 pro BMW M3
- První osmiválcový motor pro sportovní vůz BMW M3.
- Enormní výkonový potenciál: 309 kW/420 k z objemu 4,0 l.
- Maximální točivý moment 400 N.m při 3900 min-1. Z této hodnoty je nejméně 85 % k dispozici v širokém pásmu 6500 otáček za minutu.
- Jedinečná hnací síla důslednou aplikací vysokootáčkového konceptu M s maximem v 8300 min-1.
- Důsledně provedená lehká konstrukce motoru a příslušenství činí nový motor V8 jedním z nejlehčích osmiválců na světě, hmotnost je nižší než u řadového šestiválce předchůdce.
- Optimální plnění motoru zajištuje nízkotlaký systém variabilního časování ventilů Bi-VANOS, jenž je plně funkční již při normálním tlaku motorového oleje.
- Spontánní reakce motoru díky osmi samostatným škrticím klapkám.
- Dvě olejová čerpadla v optimalizované olejové vaně zabezpečují dostatečné mazání i během podélného a příčného přetížení o velikosti 1,4 g.
- Optimální výplach válců díky propracovanému výfukovému potrubí, snížená hmotnost a zlepšená funkce díky výrobě vysokotlakým tvářením, výfukové emise vyhovují normám EU4 a LEV2.
- Zdokonalená řídicí jednotka motoru MSS60 optimálně koordinuje všechny funkce motoru s různými řídicími jednotkami dalších systémů vozu.
- Měřením iontového proudu ve spalovacím prostoru se zjištuje klepání motoru, výpadky zapalování a nedostatečné spalování.
- Rekuperace brzdné energie (Brake Energy Regeneration) s inteligentním řízením alternátoru.

V každém ohledu více:

nový motor V8 pro BMW M3.

Toto jméno je ztělesněním dokonalého potěšení z jízdy: BMW M3. Nová generace nejúspěšnějšího vysokovýkonného vozu společnosti BMW M GmbH tomuto závazku dostojí ještě lépe. A to je současně fascinující způsob odpovědi na otázku příznivců tohoto sportovního vozu: zda je další zlepšení ještě možné. Nové BMW M3 nabízí v každém ohledu více. A to se týká obzvláště jeho motoru, ačkoli nejen motoru. Po 15 letech a dvou generacích předává epochální šestiválec štafetu svému nástupci. Nové BMW M3 přichází s osmiválcem: více válců, více objemu, více výkonu, více otáček. Již nyní můžeme předpokládat více radosti.

Sotva by mohla být vyšší latka, kterou musela nová pohonná jednotka překonat. Řadový šestiválec 3,2 l dosáhl celosvětové slávy a získal bezpočet ocenění. Několikrát byl oceněn titulem "Engine of the Year" a v posledním provedení dával výkon 252 kW/343 k. Není divu, že díky němu se z BMW M3 stal bestseller ve třídě vysokovýkonných sportovních vozů. Ovšem: vše má svůj čas. Řadový šestiválec opouští jeviště. A opona pro V8 v novém BMW M3 se zvedá.

Technické údaje nové vysokovýkonné pohonné jednotky dokládají enormní pokrok, který tuto změnu doprovází. Její zdvihový objem má hodnotu 3999 cm3, její maximální výkon činí 309 kW/420 k. Největší točivý moment 400 N.m je právě tak působivý jako nejvyšší otáčky _ 8300 min-1. Hned na startu zaujímá nový BMW M3 se svým imponujícím výkonem vedoucí pozici.

Ideální rozměry pro optimální výkony. Ideální představy náročných motorářů plní nový vidlicový osmiválec již svým objemem, který rozdělen na osm válců. Tím má jeden válec optimální objem 500 cm3. A také ostatní konstrukční kritéria _ od rozměrů a objemu náplní přes počet dílů až po hmotnost _ představují optimum.

Specificky pro vozy řady M je u nového osmiválce upraven systém proměnného časování Bi-VANOS, sací trakt dostal samostatné škrticí klapky a funkce motoru řídí výkonná elektronická jednotka. Jsou to tedy konstrukční řešení, byt náležitě zdokonalená, používaná u velkosériových vozů. Na druhé straně naznačuje zvolený počet válců, vysokootáčková koncepce M a nízká hmotnost zjevně na další zdroj inspirace konstruktérů, jímž se stal osmiválcový motor týmu BMW Sauber F1. Podobnosti s aktuálním motorem BMW ve formuli 1 jsou rozmanité. Kromě toho jsou pro motor nového BMW M3 převzaty z formule 1 různé technologické základní principy, výrobní postupy a materiály.

Nový motor V8 výrazně překračuje svým specifickým výkonem hranici 100 koní na litr zdvihového objemu, která platí jako měřítko pro mimořádně sportovní výkonnost. Ale výkon není vše. Zážitek z jízdní dynamiky je rozhodujícím způsobem určen zrychlením, které je ovlivňováno jak hmotností vozu, tak hnací silou. Hnací síla na poháněných kolech vyplývá z točivého momentu motoru a celkového převodu. Vysokootáčková koncepce M přináší volbu optimálních převodů v převodovce a stálého převodu v zadním diferenciálu, a tím realizaci působivé hnací síly. U motoru nového BMW M3 předvedli konstruktéři vysokootáčkovou koncepci nové dimenze. Maximální otáčky osmiválcového motoru dosahují 8300 min-1. Druhá součást hnací síly, točivý moment motoru, dosahuje u nového osmiválce hodnoty 400 N.m při 3900 min-1. Nejméně 85 % maxima točivého momentu je k dispozici v enormním rozpětí provozních otáček o velikosti 6500 min-1. Již při 2000 min-1 poskytuje motor točivý moment 340 N.m.

Vysoké otáčky, nízká hmotnost. Hmotnost brání zrychlení. Proto nový osmiválec váží jen 202 kg. V porovnání s šestiválcovým motorem předchozího modelu to znamená úsporu hmotnosti 15 kg. Hmotnost dvou válců navíc byla tedy více než pouze kompenzována. K tomu je nutné přičíst, že vysokootáčková koncepce již ze svého principu je zárukou nízké hmotnosti hnacího ústrojí jako celku a velmi krátkého zpřevodování.

Nicméně s rostoucími otáčkami se neodvratně přibližují fyzikální hranice. Při 8300 otáčkách klikového hřídele za minutu urazí každý z osmi válců za sekundu dráhu o velikosti 20 metrů. Při tom je materiál vystaven enormnímu zatížení. Právě proto přikládali konstruktéři u nového osmiválcového motoru největší význam co nejnižší hmotnosti pohyblivých dílů.

Blok motoru ze slévárny BMW, která vyrábí bloky motorů F1. Blok nového osmiválce vyrábí slévárna hliníku společnosti BMW v Landshutu, kde vznikají také bloky motorů pro závodní vozy F1. Blok motoru je vyroben ze speciální slitiny hliníku a křemíku s podílem hořčíku nejméně 17 %. Místo běžných vložek válců vzniká oběžná plocha válce prostým nanesením tvrdých krystalů křemíku. Hliníkové písty potažené vrstvou oceli se pohybují přímo v tomto honovaném otvoru bez povrchové ochranné vrstvy. Zdvih pístů je 75,2 mm, vrtání válců 92 mm, takže zdvihový objem osmiválce činí 3999 cm3. Olejovými tryskami chlazené písty váží včetně pístních čepů a kroužků jen 481,7 g. Motor pracuje s kompresním poměrem 12:1. Lichoběžníkové ojnice jsou dlouhé 140,7 mm a vyrábějí se z vysokopevnostní ocelové slitiny s obsahem hořčíku. Každá ojnice váží včetně ložiskové pánve jen 623 g, což podstatně snižuje hmotnost pohyblivých dílů. Jednodílné hlavy válců z hliníku jsou vybavené čtyřmi ventily na válec, ovládanými vypouklými hrníčkovými zdvihátky s hydraulickým vymezováním vůle. Hmotnost ventilů je jen 42 g, sací mají průměr 35 mm, výfukové 30,5 mm. Tlouštka dříku činí pouze 5 mm, takže jen minimálně ovlivňuje proudění v sacím potrubí.

Vysoké otáčky, spalovací tlaky a teploty extrémně zatěžují klikovou skříň. Ta má proto kompaktní a mimořádně tuhou konstrukci s vestavěným rámem pro velmi přesné uložení hlavních ložisek klikového hřídele. Také relativně krátký, pětkrát uložený klikový hřídel (díky malé rozteči válců 98 mm) je velmi pevný jak v krutu, tak v ohybu. A přesto váží jen 20 kg.

Bi-VANOS s nízkým tlakem. Plnění válců je přivedeno k dokonalosti díky extrémně krátké době nutné pro změnu časování ventilů prostřednictvím systému natáčení vačkových hřídelů Bi-VANOS (sacích v rozsahu 58°, výfukových až 48°). Ten snižuje ztráty při plnění válců a zlepšuje tak výkon, točivý moment a reakce motoru, ale snižuje také spotřebu paliva a tvorbu škodlivých emisí. Speciálně pro tento osmiválec vyvinutý systém M Bi-VANOS pracuje s normálním tlakem motorového oleje, tedy s nižším než je obvyklé, čímž se zkrátila doba potřebná pro změnu nastavení. Bi-VANOS mění své nastavení v závislosti na otáčkách a zatížení, a to synchronně se zapalováním a vstřikováním.

Zajištěné mazání také během extrémně dynamické jízdy. Mazání osmiválce zajištují dvě olejová čerpadla s variabilním průtokem. Čerpadla motoru dodávají přesně takové množství oleje, jaké potřebuje. Mazání s mokrou klikovou skříní je optimalizované pro dokonalé mazání i při extrémním brzdění. Systém je složený ze dvou sběrných komor pro olej: menší je před přední nápravnicí, větší za ní. Samostatné zpětné čerpadlo nasává olej z přední komory a přečerpává ho do zadní.

Osm elektronicky řízených samostatných škrticích klapek. V motoristickém sportu rozšířené samostatné škrticí klapky pro každý válec zvlášt jsou nepřekonatelné, pokud chceme docílit maximálně spontánních reakcí motoru. Nový motor pro BMW M3 má osm samostatných škrticích klapek, z nichž vždy čtveřici patřící ke společné řadě válců ovládá samostatný krokový motor. Zavřená škrticí klapka se zcela otevře za pouhých 120 ms. Řízení škrticích klapek je plně elektronické a bleskurychlé. Tím je zajištěna citlivá reakce motoru v nízkých otáčkách a bezprostřední reakce vozu při požadavku vysokého výkonu motoru.

Sací systém s optimalizovaným prouděním vzduchu. Kvůli spontánnímu dynamickému chování motoru jsou škrticí klapky umístěny v sacím potrubí velmi blízko sacích ventilů. Také délka a průměr sacího potrubí přispívají k jemnému efektu pulzního přeplňování. Z důvodu optimalizace hmotnosti je sací trakt vyroben z lehkého plastu s 30% podílem skleněných vláken.

Inovativní výfukové potrubí. Konstrukce výfukového potrubí nového motoru V8 optimalizuje výplach válců s cílem dosáhnout co nejlepší výkonové a momentové charakteristiky. Také u této části motoru se vývoj zaměřil na důsledné udržení nízké hmotnosti. Výfukové potrubí se vyrábí speciální technologií tváření s použitím vysokého tlaku působícího zevnitř. Trubky z ušlechtilé oceli tak nabývají požadovaného tvaru působením tlaku zevnitř o velikosti až 80 MPa. Výsledkem je extrémně malá tlouštka stěny _ 0,65 až 1,0 mm. Díky tomu bylo možné optimalizovat odpory proudění, hmotnost i rychlost zahřátí katalyzátorů na provozní teplotu. Výfukové plyny čistí čtyři katalyzátory. Motor splňuje evropskou normu EU4 a americkou LEV 2.

Ještě výkonnější: řídicí jednotka motoru. Dalším vývojem prošla také řídicí jednotka MSS60 motoru V8, která je dalším vývojem ECU motoru V10 společnosti BMW M GmbH a optimálně koordinuje všechny funkce motoru. Tři 32bitové procesory dokáží provádět za sekundu více než 200 milionů operací. Z více než 50 vstupních signálů například určuje pro každý válec a pracovní takt zvlášt optimální dobu zážehu, ideální plnění, množství vstřikovaného paliva a okamžik vstřiku. Současně s tím se vypočítává a realizuje optimální natočení vačkových hřídelů a nastavení osmi individuálních škrticích klapek. Řidič má po stisku tlačítka Power k dispozici také ještě sportovnější režim.

Unikát v řízení motoru: technika měření iontových proudů. Unikátem v řízení motoru je technika měření iontových proudů, která slouží k rozpoznání klepání a výpadků v zapalování a spalování. Na rozdíl od běžných metod se toto měření provádí přímo v centru dění, tedy ve spalovacím prostoru. Eventuální klepání je zjištováno a regulováno prostřednictvím zapalovací svíčky v každém válci. Současně se kontroluje správnost zážehu a rozpoznávají se případné výpadky. Zapalovací svíčka tak funguje jako zdroj zážehu i jako čidlo pro sledování spalovacího procesu. Dokáže tak rozeznat výpadky zapalování a spalování.

Rekuperace brzdné energie zvyšuje účinnost a dynamiku. Za účelem dalšího zvýšení účinnosti nového motoru V8 pracuje inteligentní systém řízení palubní elektrické sítě s rekuperací brzdné energie, která spíná akumulátor v okamžicích zpomalování nebo brzdění. Tím je akumulátor dobíjen, aniž by byl za tím účelem odebírán motoru výkon. To znamená úsporu paliva. Během zrychlování pak zůstává alternátor zpravidla odpojen. Kromě zvlášt účinné výroby proudu vede tato technika také k tomu, že při zrychlení je k dispozici více hnací síly, což zvyšuje dynamiku jízdy.

Článek o teorii spalovacího procesu a získávání výkonu se budu snažit napsat co nejméně učeně, přestože převedení učeného jazyka do populární formy nebývá snadné. Nebudu se plně zabývat vznětovými a dvoudobými motory, protože by článek dospěl do velikosti 5 MB. V poznámkách jen upozorním na odlišnosti, pokud budou mít k výkladu vztah. I tak bude tento článek značně rozsáhlý. Zkusím také osvětlit funkci přeplňování. Každopádně doporučuji číst pozorně, i když si budete myslet, že toto už znáte. Nikdy není na škodu si věci zopakovat. Výjimečně použiji i několik vzorců, protože je považuji za základ znalostí motorové problematiky. Tvorba emisí je dosti rozsáhlý problém, věnoval bych mu někdy samostatný článek.
Hned na začátku podotýkám, že získávání energie spalováním je jedna z nejhorších variant získávání energie, protože jednak spalování jako takové příliš energie nedává a dále ztráty tepla dosahují 50 _ 99% teoreticky získatelné energie. Jenže zatím lidstvo raději svou inteligenci využívá na vymýšlení čím dál ničivějších zbraní a pod proklamovanou ekonomičností uskutečňuje komerční cíle zúčastněných výrobních, reklamních, prodejních lobby, tedy vše zůstávápři starém. Jelikož jsme příliš malá piva na to, abychom s tím pohnuli, nezbývá nám nic jiného, než dále spalovat a ničit životní prostředí. Ale to odbočuji.
Spalovací motory můžeme rozdělit na motory s vnitřním a vnějším spalováním. Do kategorie motorů s vnějším spalováním patří parní stroj a jeho různé modifikace (parní turbíny) a Stirlingův motor. Parní stroj je všeobecně známý ze základní školy, takže ten zde vysvětlovat nebudu. Stirlingův motor vznikl již někdy okolo roku 1815. V podstatě jde o pístový stroj, kde práci koná ohřívané plynné médium (dříve vzduch, dnes vodík, hélium), které díky pohybu pístu mění teplotu a tím i svůj objem a to s vysokou účinností. (Popisování funkce je nutno doplnit obrázky, jinak je těžko vysvětlitelné. Přesný popis tohoto velmi zajímavého motoru zpracuji na případné přání čtenářů, zde se pro rozsáhlost jím zabývat nebudu.) U těchto motorů probíhá spalování vně pracovní mechanické části a pracovní tlaky jsou vytvářeny pomocí spalování ohřátými médii uvnitř. Spalování probíhá kontinuálně (bez přerušení) při malých tlacích a nižších teplotách, výhodou jsou velmi nízké emise i bez použití katalyzátoru a malé nároky na kvalitu mazadel, protože nepřichází do styku s palivem a produkty spalování. Nevýhodou je malá pohotovost k provozu, špatná regulovatelnost (pomalu probíhající změny) výkonu. V automobilech se kromě pokusných vozidel nepoužívají.
Do kategorie motorů s vnitřním spalováním patří motory zážehové, vznětové, spalovací turbíny a motory raketové. Raketové motory zde nebudeme pojednávat, spalovací turbíny se ekonomicky vyplatí až od asi 735 kW výše a tak na ně zapomeneme také. Nás zajímají motory zážehové a vznětové. U těchto motorů probíhá spalování uvnitř motoru a energie získaná z paliva se přeměňuje přímo na mechanickou práci. Spalování probíhá přerušovaně při vysokých tlacích a teplotách, nevýhodou jsou vznikající vysoké emise a složitější mechanická konstrukce, dále to, že je nutné používat vysoce kvalitní jak palivo, tak mazací oleje a různé filtry. Výhodou je okamžitá pohotovost k provozu a možnost okamžité změny výkonu, regulace je snadná.
Ještě než začnu, připomínám trochu fyziky _ pokud se rozměr něčeho zdvojnásobí, plocha se zvětší 4x a objem 8x. Píši to proto, že když použiji tzv. geometrickou podobnost (použiji určitou věc jako základ a jinou věc včetně všech součástek přesně v určitém poměru zvětším), ne vždy platí pro nové to, co platí pro základní provedení. Kdybych chtěl škodovácký motor přesně zvětšit 2x, měl by objem válců asi 9,5 litrů vážil by 760 kg. To zvětšení jsem sice trochu přehnal (hodnoty ale souhlasí), ale chci upozornit na to, že i malé zvětšení rozměru součástky vede k značnému zvýšení hmotnosti. Pro dosažení vysokých otáček je hmotnost největším nepřítelem. Dále _ objem válců se změní 8x, ale průtočná plocha ventilu jen 4x. Takže při stejných otáčkách má motor úplně jiné rychlosti proudění ve ventilu a plnění neodpovídá podmínkám "polovičního" motoru. Aby byla dodržena stejná střední pístová rychlost, musí být otáčky poloviční a tedy výkon se zvětší pouze 4x. Zatížení motoru odstředivými silami se při polovičních otáčkách nezmění, protože plocha dna pístu a plocha ložisek se zvýší 4x. Plocha povrchu spalovacího prostoru se zvýší 4x, ale objem 8x, takže dochází k menším tepelným ztrátám a měrná spotřeba paliva klesne. Jenže prohořívací dráhy jsou delší a průměrná teplota při spalování se zvýší, takže z důvodu zamezení detonačnímu hoření se musí snížit stupeň komprese. Navíc velikost vůlí se příliš nezmění a tak např. procentuální poměr plochy pístu k ploše vůle pístu ve válci je pro velké písty lepší. Tlouštka olejové vrstvy na stěnách je také konstantní a tak bych mohl pokračovat. Jenže hmotnost pístu se nepřiměřeně zvyšuje, proto se konstrukce velkých motorů řeší trochu odlišně, stěny se dělají tenčí (potřeba pevnosti se totiž osmkrát nezvýší), hřídele duté atd. Na toto pamatujte při jakékoliv úpravě, že něco většího je vždy i výrazně těžší. Také malé zvětšení průměru kanálů má za následek velké zvětšení průtočné plochy (tím narážím na čištění trysek karburátoru drátem atd.). Takže porovnávání dvou motorů tzv. geometrickou podobností je možné jen bezrozměrnými údaji, jako poměr vrtání/zdvih, úhly sklonů ventilů a kanálů a tak dál. Ze všeho toho vyplývá, že používání velkých válců je nevýhodné a proto se většinou nepoužívá objem válce větší než asi 500 cm3. K dosažení velkého měrného výkonu jsou zapotřebí vysoké otáčky a to nám velké válce neumožní dosáhnout. Nejde jen o dosažitelnost vysokých otáček, ale také v těchto otáčkách dostatečně naplnit válce směsí, což u nevhodného poměru průřezu sacího kanálu a objemu válce není bez přeplňování možné. Takže pro velké objemy platí, že co litr objemu, to aspoň dva válce navíc. U přeplňovaných motorů je nejvýhodnější co největší objem válce, protože klesnou tepelné ztráty a hospodárnost motoru se oproti malým válcům zlepší. Dobré plnění obstará turbo bez ohledu na průřez sacího kanálu a vysoká teplota výfukových plynů je zase výhodná pro výkon turbíny. U vznětových motorů pro nákladní vozidla se naopak válce dělají co největší, protože zde nastupuje v první řadě hledisko ekonomického provozu a životnosti motoru a měrný výkon je až druhořadý. Vůbec nejlepších ekonomických ukazatelů dosahují obrovské lodní motory, kde při vrtání okolo 1 000 mm a téměř stejném zdvihu je poměr objemu k povrchu válce a spalovacímu objemu natolik velký, že motory téměř nepotřebují chlazení _ všechno teplo stačí vysálat během sacího a kompresního zdvihu. Maximální otáčky těchto motorů se pohybují někde okolo 125/min a tak času pro odvedení tepla je dostatek.
Motor (bez katalyzátoru):
Základ funkce spalovacího motoru znáte ze základní školy (nebo byste měli znát), proto tuto část přeskočím. Vás zajímá, jak dostat z motoru co největší výkon (za ideálního požadavku nulové spotřeby).
Ovšem teoretické závislosti se zrovna na základní škole neučily a tak trochu pomohu.
Pokud budu chtít dosáhnout 100% účinnosti, musel bych dosáhnout nekonečné komprese a nekonečné expanze beze ztrát tepla. Přesně _ mělo by se dosáhnout takové expanze, při které bude teplota výfukových plynů stejná jako teplota vstupní směsi. Zatím se to nikomu nepodařilo a asi i nikdy nepodaří. Výrazně vylepšit účinnost se dá změnou poměru komprese vůči expanzi (expanze musí být větší než komprese). Laicky se toho dá nejsnáze dosáhnout pozdním zavřením sacího ventilu a také pozdějším otevřením výfukového ventilu. Takhle na to přišel nějaký Miller a od té doby se tomu říká Millerův cyklus. S tím Millerem je to sice trochu složitější, ale nějací Japonci zkusili podle něho přeplňovaný motor postavit a dosáhli o 10% menší spotřeby (mnoho povyku celkem pro nic.) Pokud později zavřu sací ventil, část směsi vytlačím zpět do sacího potrubí a tím se mi sníží výkon, navíc klesne stupeň stlačení. Pro stejný výkon musím mít větší objem motoru nemluvě o kompresním poměru. Tudy asi cesta nevede. Každopádně na provedení nesymetrického klikového mechanizmu to chce trochu více fištrónu a spoustu práce s vyvážením. Zatím bylo dosaženo u turbokompaudních motorů (klasický motor se dvěma turby, jedním se přeplňuje a další "pohání" motor) účinnosti 48%, což je výrazně více, než běžných 28 _ 33%. Běžně se počítá, že třetina energie uteče výfukem, třetina chlazením a jen třetina se promění v efektivní práci. Toto platí (při konstantních otáčkách) zhruba při 40% výkonu, pokud se odběr výkonu zvýší, přestává to platit. Poklesne teplo odvedené chlazením a více tepla odchází výfukem, množství efektivní práce zůstává zhruba konstantní. Pokud odebíráme plný výkon, se zvyšujícími otáčkami nepatrně klesá procento efektivní práce, ale narůstá množství tepla odvedeného výfukem na úkor tepla odvedeného chlazením (přestup tepla do stěn probíhá konstantní rychlostí a pokud mu nedáme dostatek času na přestup, není chlazení schopno odvést předpokládané množství tepla). Součet všech tří tepel musí být 100%, proto vždy narůstá odvod tepla výfukem a je tedy výhodné použít turbínu na využití odcházející teploty výfukových plynů. Většinou se turbína spojí s dmychadlem a toto soustrojí přeplňuje motor vzduchem (směsí). Při sacím zdvihu přetlak tlačí na píst a motor tedy nemusí konat zápornou práci pro plnění motoru, to přispívá ke snížení měrné spotřeby. Výkon motoru se zvýší, protože dostaneme do válce více palivové směsi a tím jakoby zvětšíme objem motoru. Expanze je sice krátká, ale nevyužité teplo se zužitkuje v turbíně a tak se měrná spotřeba nezvýší. Pokud správně navrhneme jak motor, tak stupeň přeplňování, můžeme dosáhnout velmi překvapivých výsledků. Nejlépe je to patrné na vznětových motorech, kde přeplňování turbodmychadlem značně zvýší výkon a výrazně sníží spotřebu paliva. O přeplňování bude zvláštní článek.
Vzorec pro výpočet výkonu čtyřdobého motoru:
po staru:
Vc . n . pe (k; dm3, 1/min, atm)
P = -
900
nově:
Vc . n . pe (kW; dm3, 1/min, MPa)
P = -
120
P = výkon v k nebo kW
Vc = objem všech válců motoru v dm3
n = otáčky motoru za minutu
pe = střední indikovaný tlak v atm nebo MPa
Pro dvoudobý motor použijeme ve jmenovateli hodnoty 450 nebo 60.
Skutečný výkon získaný spalováním je vyšší, ale je zapotřebí započítat mechanickou a hydraulickou účinnost motoru (to je právě zohledněno v hodnotě jmenovatele a středního indikovaného tlaku). Střední indikovaný tlak se získá z indikátorového diagramu (záznam průběhu tlaku kreslícím zařízením na papír _ taková zvláštně vypadající uzavřená křivka, jejíž kladné a záporné plochy se sejmou planimetrem a výsledek udává střední hodnotu proběhlého průběhu tlaku jednoho oběhu, je proto nutné zprůměrovat několik po sobě jdoucích průběhů, protože se jednotlivé diagramy od sebe dost liší).
Běžně se hodnota výkonu motoru získává měřením na motorové brzdě, zde lze také určitým postupem změřit mechanické ztráty motoru. Při měření na brzdě se neměří přímo výkon, ale točivý moment motoru, z něj a z otáček motoru se okamžitý výkon vypočítává. Dále se tato hodnota přepočítá na barometrický tlak 100 kPa a teplotu 25° C _ toto je základní hodnota výkonu motoru, která se udává v technických údajích k vozidlu.
Vzorec pro výpočet výkonu zjištěný na motorové brzdě:
Mt . n
P = -
9 549,3
P = výkon v kW
Mt = točivý moment v Nm
n = otáčky motoru za min.
K měření výkonu motorovou brzdou je třeba mít možnost přístupu k tomuto drahému zařízení. Lze si pomoci i jinak _ měřením výkonu akcelerační metodou, která vychází z druhého pohybového zákona:
M = ε . I
M = točivý moment (Nm)
ε = úhlové zrychlení motoru (rad/s2)
I = hmotný moment setrvačnosti rotačních hmot motoru
se spojkou a předlohovým hřídelem převodovky (kg/m2)
Celá "sranda" je založena na měření zrychlení motoru od ... do určitých otáček. Pásmo měřených otáček se rozdělí na několik stupňů, které se mohou mírně překrývat. Prohřátý motor se prudkým sešlápnutím plynu roztočí, v určených otáčkách se vypne zapalování ve třech válcích (začne se měřit čas) a jeden válec se snaží dosáhnout druhé určené hranice otáček (ukončí se měření času). Ostatní válce vytvoří zátěž, jinak by měření bylo značně nepřesné. Takto se postupuje od prvního válce k poslednímu a měří se ve všech určených stupních. Získá se tím momentová křivka, podle které se výkon vypočítá a průběh křivky se porovná s předpisem výrobce. Nutné je ovšem mít přepočítací tabulky a nebo znát patřičné rotační hmotnosti. (Pro získání tabulek a kontrolu správnosti vypočtených hodnot se statisticky měřilo 40 dobrých motorů od každého typu socialistického vozidla, získané hodnoty se zprůměrovaly a byly součástí návodu k použití.) Tohle měření umí realizovat PALTEST JT 300, 301 a 302. Šlo v první řadě o to nalézt metodu, která by dokázala změřit co nejvíce parametrů bez demontáže motoru nebo jeho částí, pokud možno namontovaný ve vozidle. Dále bylo možné stejným způsobem změřit těsnost spalovacího prostoru (kompresní tlaky), kdy se měřilo úhlové zrychlení při částečném a definovaném otevření škrtící klapky. Také se dalo bezdemontážně ověřit stav opotřebení olejové náplně, mechanická účinnost atd. (Chytré české hlavy dokázaly dát dohromady i přístroj, který na základě zvuků vydávaných motorem dokázal změřit vůli ventilů s přesností na 0,01 mm.) Celý test měl asi 45 kroků, při kterých se měřilo od výkonu přes dobíjení, zapalování až po velikost emisí. Dnes je to už pryč, moderní vozidla mají u řídící jednotky autodiagnostický systém, který po připojení na diagnostický přístroj vše důležité vypíše.
Je celkem jasné, že tyto měřící metody nedosahují přesnosti přímého měření motorovou brzdou, případně jinými měřidly. Rozdíl je ale malý, opakovatelnost měření velmi dobrá a nás ani tak nezajímá absolutní hodnota, jako spíše odchylka od normálu nebo od posledního měření. Proto se lze na měření těmito nepřímými metodami spolehnout. Technicky není obtížné si podobné zjednodušené zařízení vyrobit i v domácích podmínkách a změřením několika nových motorů po záběhu si vytvoříme základní tabulku. Pokud jste si všimli, podle vzorce je závislost úhlové rychlosti a hmotnosti rotačních hmot přímo úměrná (lineární) a tedy procentuální nárůst zrychlení proti původní hodnotě zrychlení sériového motoru udává přímo procentuální nárůst výkonu.
Takže _ výkon motoru je dán třemi základními veličinami. Z hlediska spalování tedy množstvím paliva spáleného ve válcích motoru za optimálních podmínek (zapálení směsi v pravý okamžik a minimální ztráty profukem okolo pístu a (v nejhorším případě) ventilů). Předpokládám běžnou mechanickou účinnost motoru, která nám nebude ubírat výkon. Tak, jak jsem to napsal, to vypadá jednoduše, jenže ke spálení paliva je zapotřebí vzduch a to v relativně úzkém rozmezí směšovacího poměru s palivem, protože mimo tuto oblast jednak klesá zápalnost paliva a jednak se nedá palivo plně energeticky využít. Ideální směšovací poměr, kdy je pro každou molekulu paliva přítomen potřebný počet molekul vzduchu je 14,7:1. Tato hodnota je tzv. stechiometrický poměr a označuje se λ = 1. λ < 1 je označení pro bohatou směs a λ> 1 je označení pro směs chudou. Tento poměr je hmotnostní, tzn. že na spálení 1 kg paliva je zapotřebí 14,7 kg vzduchu. (Každý si může ověřit známý "ekologický" výpočet, kolik při hodnotách 1,205 kg/m3 vzduchu a 0,75 kg/l benzínu potřebuje vozidlo vzduchu na ujetí třeba z Prahy do Tater (600 km) _ toto množství stačí zhruba na 1 rok člověku k dýchání.) Měřením ve vývojových laboratořích se dospělo k poznatku, že největšího výkonu se dosahuje při obohacení směsi palivem o 20% a největší účinnosti při ochuzení směsi o 15%. Funkci těchto hodnot rozeberu později. Mezi těmito hodnotami se v provozu udržuje směšovací poměr, aby motor správně pracoval. Takže výkon motoru je v prvé řadě dán množstvím palivové směsi, kterou jsme schopni dostat do válců. Proto hlavním ukazatelem je objem válců a schopnost tento objem co nejvíce naplnit. Dalším ukazatelem jsou otáčky motoru a tzv. střední indikovaný tlak. Otáčky motoru nemohou růst donekonečna, motor by se odstředivými silami rozletěl. Otáčky tedy používáme takové, při kterých je ještě mechanická účinnost v přijatelných mezích. Pro běžný silniční provoz se používá horní hranice asi 6 000 ot/min. Musíme si uvědomit, že odstředivé síly rostou z druhou mocninou rychlosti a tak je pro vysoké otáčky nutné použít díly s co nejnižší hmotností, což zase vede buď k omezené životnosti a nebo k použití drahých materiálů. Pro dosažení vysokých otáček musíme používat motory s co nejmenším zdvihem (ale i to má své hranice s ohledem na poměr vrtání x zdvih, který by neměl klesnout pod 0,75. Při menších poměrech klesá dosažitelný střední indikovaný tlak pod rozumnou míru; je to způsobeno zhoršující se účinností a špatným vyplachováním válců). Dobrým ukazatelem rezervy je střední pístová rychlost _ udává se v m/s a vypočítává ze vzorce:
L . n
vp = -
30
vp = střední pístová rychlost
L = zdvih pístu v metrech
n = otáčky motoru za minutu
Pro běžné motory tato hodnota většinou nepřekračuje 16 m/s (při max. výkonu, škodovka má 12 m/s), čím je tato hodnota nižší, tím jsou menší mechanické ztráty a zůstává větší rezerva pro další sportovní úpravy. Závodní motory dnes dosahují až 28 m/s (běžně okolo 20 _ 22 m/s) při zcela nepatrné životnosti (400 km a dost). Protože maximální velikost objemu je většinou dána velikostí bloku motoru a střední indikovaný tlak nelze jen tak snadno zvýšit, jsou otáčky vlastně jedinou veličinou, kterou pro další nárůst výkonu mohu použít. Ovšem dosažení vyšších otáček má také své hranice a proto se musí provést spousta relativně náročných úprav, abychom vůbec nějaký rozumný nárůst výkonu zaznamenali. Zvyšování otáček s sebou přináší nejen problém zhoršující se mechanické účinnosti, ale i problém hydraulických ztrát při výměně obsahu válce. Musíme si uvědomit, že je na vše daleko méně času a že i vzduch má svoji hmotnost, která podléhá setrvačným silám. Také se začne projevovat viskozita vzduchu, při vysokých rychlostech v sacím potrubí nepříznivě ovlivňuje plnící účinnost. (Proto pouhopouhá výměna vačkového hřídele nemusí přinést očekávaný výsledek.)
Aby byla směs paliva ze vzduchem s největší účinností ve válci spálena, musí být stlačena. Tomuto se všeobecně říká komprese a poměru stlačení kompresní poměr. Jak moc je vhodné směs stlačit závisí na několika okolnostech, první z nich je tzv. antidetonační odolnost paliva. Česky řečeno _ odolnost paliva proti detonačnímu hoření (známé to cinkání motoru, nesprávně nazývané klepáním ventilů _ při výbuchu dojde k nárazu tlakové vlny na stěny válce a spalovacího prostoru, prudce se vymezí vůle na pístní skupině a celé to dohromady vytvoří charakteristické cinknutí), protože palivo má v motoru hořet (od toho se jmenuje "spalovací") a ne vybuchovat. Proč palivo vybuchuje místo aby hořelo _ na to je mnoho teorií, kromě detonace z nadměrného kompresního tepla nebo vznícení od rozpálených částí spalovacího prostoru nejvíce přichází v úvahu vliv chemicko-štěpný, který v detonačním hoření převládá. To je povídání na tři stránky a protože s tím nic neuděláme, necháme to zatím povolanějším (bude rozebráno v článku o emisích). Rychlost hoření je asi 15 _ 25 m/s, detonace dosahují až 500m/s. Nedosahuje se mohutnosti detonací výbušnin, kde je rychlost asi 2 500 m/s, ale i tak dlouhodobé působení detonací nepříznivě ovlivňuje životnost a tvorbu emisí. Antidetonační odolnost paliva se posuzuje tzv. oktanovým číslem. Na zjištování oktanového čísla paliva a oktanového nároku motoru jsou zavedeny přesné měřící postupy. Pro zjištování oktanového čísla paliva se používá zkušební motor s měnitelným kompresním poměrem. Při přesně daných podmínkách se hledá takový kompresní poměr, kdy začne docházet k detonacím. Potom se použije směs heptanu (s okt. číslem 0) a isooktanu (s okt. číslem 100). Procentuální poměr směsi udává oktanové číslo. Tato směs v různém složení se potom zkouší v daném motoru a až se dosáhne stejné mohutnosti detonací při stejném kompresním poměru, dostáváme oktanové číslo paliva. Podobným způsobem se zjištuje i oktanový nárok motoru. Metody jsou zde dvě, jedna zvaná "výzkumná" a druhá "motorová". Obě metody se liší měřícími postupy, "motorová" udává hodnoty poněkud nižší, "výzkumná" se více přibližuje skutečnému provozu a většinou hodnoty takto získané jsou přesnější.
Stupeň komprese má přímý vliv na účinnost a dosažený výkon, ovšem nárůst není lineární, nejdříve hodnota účinnosti rychle stoupá s kompresním poměrem, později ostrý nárůst plynule přejde do jen pomalu se zvyšující přímky. Z křivky vyplývá, že od hodnoty 4:1 do 12:1 (rozdíl 8) se zvýší účinnost tepelného oběhu ze 40 na 64%, ale od 12:1 do 20:1 (také rozdíl 8) se zvýší účinnost jen o dalších 6%. Proto rozumně použitelná hranice komprese je asi 12:1, při dalším zvyšování začíná převládat nepříznivý vliv ztrát z vysokých tlaků nad ziskem z účinnosti, dále hrozí nebezpečí samovznícení paliva kompresním teplem (které je naopak využíváno u vznětových motorů) v jiný okamžik, než je určeno zapalováním. Pro běžný provoz i sportovní úpravy se nepoužívají hodnoty vyšší než asi 10,5:1 _ potom začíná být hoření tvrdé a pro silniční provoz nevhodné. Kompresní poměr patří k důležitým konstrukčním veličinám motoru a udává se vždy, protože se dá usuzovat na oktanový nárok paliva i bez doporučení výrobce. Obecně se pro sériové motory dá říct, že co stupeň komprese, to 9 _ 10 oktanů. Každopádně na vznik detonací má vliv ještě několik jiných činit
edit

Ano. Velmi siroce o teorii motoru na urovni stredni odborne, automobilove skoly? - tim ten clanek ani autora naprosto neschazuji, autor odvedl poradny kus prace a tematu jiste vysoce rozumi a snazil se ho pouze zjednodusit pro umozneni pochopeni i laikum.

Jen tim chci rict, ze je toho napsano tolik, ze ve vysledku vetsine lidi nerekne vubec nic a navic je pouzito prilis teorie, ktera se mnohdy se skutecnosti zcela miji.

Pro Miljana:

Pokud od nekud kopirujete, dokonce cely clanek, bez toho, ze by ste sam napsal jedine slovo, je zahodno uvest citaci a zdroj.

Doplnim ho tedy za vas, aby si kazdy mohl pocist a vy ste nemusel mackat ctrl+c, ctrl+v.

skoda.panda.cz/...

Pokud ste sam autor puvodniho clanku?...to je pak zrejme jina.

p.s Clanek obsahuje nekolik castecne zanedbatelnych chyb a mystifikaci.

Priznam se, ze jsem nemel potrebu cist az do uplneho konce, ale jen pro priklad, co jsem precetl:

Vzorec pro vykon (uvedeny zhruba v pulce clanku) neni kompletni (nebo je jen spatne, neprehledne napsany - spise ale spatne zkopirovany?), ale hlavne obsahuje hrube zanedbani - ve skutecnosti se v uvedenem vztahu nepocita s indikovanym tlakem, ale se strednim efektivnim tlakem.

Dale se mi neco nelibilo u uvadenych meritek zmen velikosti. Jenze poznamky sem si pri cteni nedelal a ted uz se mi to nechce hledat.

A jo, uz vim.

...objem válců se změní 8x, ale průtočná plocha ventilu jen 4x

Tohle je opravdu velmi teoreticke. Nikde nestoji, ze pokud cokoli na motoru meni velikost, ze vse ostatni musi menit velikost stejnym meritkem. Vpodstate ten odstavec o meritkach je opet prikladem spousta popsaneho papiru o pouhe teorii.

Nepisu to kvuli tomu clanku. Libi se mi. Ale kvuli tomu, ze nekdo sproste zkopiruje neci praci a ani se nesnazi ji citovat.

Samozřejmě, že nejsem autorem, ale jak mám vědět, že to také nekopírujete. Zajímalo by mě, kdo vaše eleboráty četl celé, já rozhodně nikoli. Pánové a dámy, ozvěte se, koho tato tematika zajímá včetně vzorců a výpočtů.

Impulz psat vzorce nevzesel odemne. Z me strany by stacilo uvedeni duvodu bez navaznosti na jakekoli vypocty. Ovsem, kdyz nekdo tvrdi neco mylneho, nebranim se uvest i vypocet pro objasneni.

Ze si je nikdo neprecte a nepochopi a stale si mele sve jiz neni ma vec - chapu, ze je lehci psat o vlastni (mylne) teorii, kterou jiz mam v hlave, nez se snazit pochopit par radku jednoduchych vypoctu.

Ostatne nikdo vas nenuti zde diskusi cist, jak jiz drive napsal Miro. Mate svobodnou volbu se sem nekoukat a pak vam nebude vadit, ze tu pisu ty ELABORATY, jak tomu rikate.

Pokud nekde najdete neco, co jsem zkopiroval, tak to sem klidne napiste. Do te doby byych byt vama radsi pomlcel. Zajimalo by mne, jestli ste alespon precet vsechno to, co jste sem zkopiroval.

p.s. Samozrejme, ze to, co pisi, neni z me hlavy. Vsechno, co jsem zde psal, vymysleli uz davno chytri lide predemnou. Ja to jen pouzivam.