Bejárat > Blog - tematizálatlanul > Szelep-túlemelés

Szelep-túlemelés

2019. január 18.

A minap, valami beszélgetés kapcsán egy beszélgetésben felmerült, hogy a szeleptányér-átmérőjéhez mérten mekkora szelep-benyitásnak van értelme? Ökölszabálynak az 1/4 és 1/3 közötti értéket szokták a szakirodalmak megjelölni, de ennél akár nagyobb benyitással is találkozni, mint például a Havassy 324°-os, szimmetrikus Lada tengelye, 14,2mm-es benyitással. Akkor matekoljunk!

Szelep-emelési görbe

Szelep-emelési görbe

Könnyen elképzelhető, hogy egy 30mm-es benyitásnak semmi értelme nincsen. Egy ponton túl már hiába nyitjuk meg jobban a szelepet, nem fog több levegő beáramlani. Hol van ez a határ, és mi határozza meg? Szokásosan egy olyan motorból indulnék ki, amit számszerűen ismerek. Ennek a kétszelepes motornak 36mm-es átmérőjű a szívócsatornája és 42-es a szívószelep átmérője.

Mekkora a csatorna áramlási keresztmetszete? Egyszerű matekkal kiadódik, hogy a 36 mm-es átmérőjű csatorna 10,18 cm² kereszetmetszetű.

Mekkora a szelep és az ülék között az áramlási keresztmetszet? Erre a következő ábra ad szemléletes választ:

Beáramlási keresztmetszet

Beáramlási keresztmetszet

Látható, hogy ha a piros vonalat megforgatjuk a szelep tengelye körül, akkor egy csonkakúp palásfelületét kapjuk. Ennek a számítása az alábbi kép szerint:

Csonkakúp palást

Csonkakúp palást

A képletet tovább egyszerűsítve a következő adódik: π⋅[R⋅a+a⋅r]

Ha a szelepülék és a szelep geometriáját veszem alapul, akkor az “R” hozzávetőlegesen 3mm-rel lehet nagyobb rádiuszú, mint a “r”. Így ha a szelep 42 mm-es, akkor a “r” = 21 mm; míg a “R” = 24 mm. Ha végigbogarássza az ember a számítást, akkor azt kihozva belőle, hogy mekkora benyitásnál lesz egyenlő a szelep és az ülék közötti beáramlási keresztmetszet a csatorna keresztmetszetével, végeredményként

6,6 mm-es szelep-benyitás jön ki.

De akkor miért nyitják meg gyárilag is 10 mm-re a szelepeket?? Nos, egyrészt van egy foronómiai görbéje a szelepmozgásnak, ami az elmozdulásból, a sebességből és a gyorsulásból tevődik össze. Valami ilyesmi:

Foronómiai görbék

Foronómiai görbék

Ebből fakad, hogy egy szép, színuszos jellegű szelepmozgáshoz kell a legkisebb rugóerő. Másrészt pedig az alábbi görbe alapján látható, hogy egy bizonyos benyitás felett már nem nő a beáramlás:

Beáramlási határ

Beáramlási határ

Ergo, hogy ha a több levegőt szeretnénk a motorba juttatni és növelni szeretnénk a lilával jelölt “A” területet, akkor azt szélesíteni kell, és nem magasítani. Ezt pedig a következőképpen csinálják: vagy növelik a vezérműtengely nyitási idejét, vagy pedig a benyitását, hisz ez utóbbival a színuszos emelési jelleg megtartása mellett szélesedik az “A” terület.

Összehasonlítás

Összehasonlítás

De vele egyidejűleg a hatástalan “B” terület is nő, és több más problémát is felvet, mint például a más rugó iránti igényt, a megnövekedett szelepsebességeket és szelepgyorsulásokat, de ez már egy másik történet…

Tehát a konklúzió, hogy azért növelik értelmetlennek tűnő mértékig a benyitást, mert bár nő a “B” terület, de csak így tud szélesedni az “A” terület is, hogy ha nem akarjunk benyitási szöget is növelni. További alternatíva, hogy trapézosítják a színuszos szelepemelési görbét, de így viszont a szelepgyorsulásokra kell odafigyelni, különben könnyen elemelkedik a szelep a bütyöktől. De ma már, a végeselemes analízises lehetőségek mellett, már jóval kisebb probléma kialakítani a megfelelő bütyökprofilt és az adott konstrukcióhoz minimálisan szükséges rugóerőt, amivel ez jó tud működni.

– Geree –

Gergely Blog - tematizálatlanul

Hozzászólások lezárva