TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Transkript

1 ECHNICKÁ UNIERZIA LIBERCI Fakulta trojí Katdra trojů růylové doravy Ig. Ladilav Bartoíčk, CSc. PŘEPLŇOÁNÍ PÍSOÝCH SPALOACÍCH MOORÛ Librc 004

2 PŘEMLUA Přdkládaá krita jou urča ro tudiu řdětu Protřdky zvyšováí aratrů ítových alovacích otorů (PZP), ktrý v zaěřích PSM a KMS zajišťuj ro tudty agitrkého i kobiovaého tudia katdra trojů růylové doravy (KS) FS U v Librci. S ohld a čaový rozah řdětu í ožé věovat hlubšíu rozboru clé roblatiky řlňováí ítových alovacích otorů. říadě záju tudtů o určitý vybraý roblé dooručuji obrátit a odovídající odborou litraturu, kuř. citovaou v úvodu krit. Nálň řdětu vychází z řdokladu, ž tudti již ají základí ozatky z tori a kotrukc PSM zíkaé abolvováí řdětu ozidlové otory a této kutčoti odovídá i obah krit a v řvážé íř i oužité ozačí. ouladu trdy vývoj j ochoitlě jvětší ozorot věováa řlňováí otorů turbodychadly oháěýi výfukovýi lyy, otatí ožoti jou azačy j v ozé íř. Syl těchto krit j oodkrýt tudtů ěktré základy řlňováí ítových alovacích otorů a iirovat j ro hlubší tudiu daé roblatiky. Jdá v odtatě o ouhr íých odkladů řdášk autora a jdotlivá téata jou dl otřby rozváděa či blíž objaěa až a vlatích řdáškách bo iářích. Proto také jou všchy kaitoly krit vojí álí v vyvážé vztahu, al j ožo jjich obah v růběhu dalších trů dolňovat dl otálí otřby či uváží řdášjícího bo dl záju tudtů. Problatika licích agrgátů j v kritch zíěa j zcla okrajově. íc o ich, zjéa o turbodychadlch, tudti dovídají v řdětu Příluštví ítových alovacích otorů a ři řší kokrétích úloh zaěřých a řlňováí v řdětu Protřdky zvyšováí aratrů. Kočá txtová a grafická odoba krit vzikla i za lakavé ooci ěktrých oluracovíků a tudtů. š touto ctou uříě děkuji. Skrita rošla lktorkou ai jazykovou úravou, a roto autor řd olouvá za říadé chyby a rád uvítá všchy řioíky a oravu, či dolěí txtu. Ig. Ladilav Bartoíčk, CSc. Litratura:. Klit,.: Naftový otor řlňovaý turbodychadl. SNL, Praha Hofa, K.: a vozidlové turbiy. Přlňováí alovacích otorů. Skritu. SNL, Praha, 98 a daší. 3. Zir, K.: Aufladug vo rbrugotor. Srigr rlag. Brlí, Hidlbrg, Nw York, Bartoíčk, L.: Možoti doaží vyokých užitých aratrů vzětových otorů. /Kadidátká dirtačí rác./ Librc 990. ŠS. Fakulta trojí. 5. ýzkué zrávy katdry trojů růylové doravy FS U v Librci.

3 OBSAH Straa PŘEMLUA, LIERAURA 3 OBSAH 4 POUŽIÉ OZNAČENÍ 5.0 ÚO 6.0 PŘEPLŇOÁNÍ ZNĚOÝCH MOORÛ 7. Možoti a důvody zvyšováí výkou vzětových otorů 7. Základí aratry řlňováí M 6.3 Plicí dychadla (korory) 7.4 Základy řlňováí 9.5 Uořádáí ytéů řlňováí čtyřdobých M turbodychadly 8.6 Zůoby řlňováí 30.7 Solurác otoru 40.8 ortické základy rgulac řlňováí 47.9 voutuňové řlňováí PŘEPLŇOÁNÍ ZÁŽEHOÝCH MOORÛ 5 3. Bziové otory 5 3. Plyové otory REGULACE PŘEPLŇOÁNÍ PSM Rgulac odouštěí výfukových lyů řd turbiou Škrcí výtlaku dychadla Odouštěí vzduchu z výtlaku dychadla Kobiovaé řlňováí Syté Hyrbar Sériové vřazí chaického dychadla Syté COMPRE tlakový výěík CHLAZENÍ PLNICÍHO ZUCHU Zvláští zůoby chlazí licího vzduchu ZÁĚR 77

4 SEZNAM ozačí, idxů a začk Zd uvádějí j čatěji v txtu vykytující yboly, výza ojdiěl vykytujících ybolů j objaě řío v řílušé kaitol krit. Rozěr ěktrých vliči ůž být i v áobých jdotkách oroti uváděéu rozěru. ličiy a [/] - rychlot zvuku α [ o k.h.] - úhl ootočí klikového hřídl c [/] - rychlot β [-] - izobarické zvětší obju, kotata c [J/kg.K] - ěrá tlá kaacita [-] - difrc ři tálé tlaku ε [-] - korí oěr c [/] - třdí ítová rychlot d [-, ] - doraví účiot c v [J/kg.K] - ěrá tl. kaacita i [-, ] - idikovaá účiot ři tálé obju [-, ] - chaická účiot d [d, ] - růěr o [-, ] - objová účiot [d,] - růěr válc l [-, ] - licí účiot (účiot lěí) H u [J/kg] - dolí výhřvot aliva ϕ r [-] - oučiitl rolachu L t [kg/kg] - tortická otřba vzduchu [-] - adiabatický xot M, [kg] - ožtví λ [-] - řbytk vzduchu [g/kwh]-ěrá otřba aliva λ [-] - řbytk vzduchu v válci otoru [/i] - otáčky [-] - tuň tlačí [-] - olytroický xot ρ [kg/ 3 ] - hutota álě [Pa] - tlak τ [-] - očt zdvihů ítu a jd racoví [MPa] - třdí fktiví tlak ψ [-] - růtoková fukc P [kw] - výko Q [J] - tlo r [ J/kg.K] - ěrá lyová kotata Idxy vzduchu ad - adiabatický r [J/kg.K] - ěrá lyová kotata cy - a jd racoví cyklu výfukových lyů - fktiví, v válci otoru [K] - tlota i - idikovaý M [d 3 ] - zdvihový obj otoru i - iulí Z [d 3 ] - zdvihový obj válc i - iotroický W [J] - rác k - kotata Z [d, ] - zdvih ítu ki - kitický ax - axiálí ot - otiálí Zkratky - alivo - dychadlo l - licí M - otor ot - otciálí MCH - zichladič r - rolachovací OČ - oktaové čílo rov - rovotlaký SO - áí otvírá - v áí otoru SZ - áí zavírá tac - tacioárí - turbía tř - třdí - turbodychadlo v - v výfukové otrubí O - výfuk otvírá z - ztrátový Z - výfuk zavírá Z - zdvihový Z - výfuk zavírá zb - zbylých ali 0 - výchozí (ulový) tav - hodoty a vtuu - hodoty a výtuu (x) - aratr x vztahující k výfuku

5 .0 ÚO Pro zvyšováí výkou PSM j clá řada důvodů jak olčých vš tyů, tj. vzětový otorů (M), zážhový otorů (ZM) bziový (BM) i lyový (PM), tak oto cifických ro jdotlivé tyy: rot toáž vozidl: zlvňováí doravy, kvalití kouikac, rot řraví rychlot: kvalitější vozovky, dálic, j utá větší akclrac, bržděí doravy v touáích, tlak a ižováí otřby aliva ( ěré i clkové ), ižováí ií a. Jak ví z vztahu ro výko otoru: P 30 τ M, lz růt výkou zabzčit v záadě tři zůoby:. růt otáčk oz vlikotí c, ai již ax. využito,. růt M - vždy žádoucí, íš cta v říadě BM, u M žádoucí, H u 3. růt jfktivější cta; kuř. ro M latí, ž d ρ i a ožoti zlší jou zřjé z výrazu : ři otiálí vlikoti řbytku vzduchu λ ožo λ Lt zajitit j růt ρ, d, i, řlňováí. Z toho ly:. cíl řlňováí: zíkat z racovího oběhu větší ožtví rgi v odobě chaické rác ři vyoké účioti řěy ( za každou cu!) růt i,, oř. i dodat do racovího oběhu větší ožtví rgi ρ, d..cíl řlňováí vylývá řío z uvdého vztahu, al j éě důlžitý: zvýšit řbytk vzduchu λ v válci otoru k rgulaci tloty tě alovacího rotoru a výfukových lyů a k íží ií. Prví cíl týká všch otorů, druhý j M a PM racujících a riciu chudých alivových ěí u bziových otorů řízý katalytický yté rakticky ralizovatlé. Hitori řlňováí PSM Ní bz zajíavoti, ž otva rví vyálzců odařilo z jjich otorů dotat jaký taký výko, už řýšlli o řlňovaé otoru. Proto rici řlňováí j záý již z koc iulého toltí, boť již v roc: 885 obdržl att a řlňováí zážhového bziového otoru Gottlib ailr 886 att Rudolfa ila a řlňováí vzětového otoru (oocí chaického dychadla) 905 att Alfréda Bűchi a řlňováí otoru oocí dychadla oháěého turbiou racující využití rgi výfukových lyů. Prvě j chaická vazba, ozději (až dod) j trodyaická vazba zi otor a (9 94)

6 .0. PŘEPLŇOÁNÍ ZNĚOÝCH MOORŮ. Možoti a důvody zvyšováí výkou vzětových otorů Možtví zboží, řravovaé u á ákladí autoobilovou doravou, doahuj ročě oho il. tu. oučaé době j tyickou hací jdotkou těchto doravích rotřdků u á (al i v řvážé čáti věta) vzětový otor a to jak řirozý aáváí, tak v tál větší íř řlňovaý, oř. zichladič vzduchu. Pro uživatl j zvlášť důlžitá hoodárot rovozu, aozřjě d i hldika kologická (i, hluk) ojá rovoz těchto jdotk. K hlaví aratrů, ktré řízivě ovlivňují hoodárot rovozu atří: adb) oraví výko j liitová: - užitčou hototí vozidl, - třdí doraví rychlotí, - vytěžováí vozidl. Zabzčí vyoké rychloti závií jo a rávích řdich, ktré ozují axiálí dovolé rychloti, al i a vlikoti ěrého výkou, ktrý á k diozici ro akclraci a udrží vyoké rychloti i v touáí. dl vhodé řvodovky j důlžité i dotatčé řvýší axiálího otu. Závilot zi růt doraví rychloti, ěrý výko a úorou rovozích ákladů zázorňuj obr.. rd ro říští léta j řu iiálích rovozích ákladů k vyšší ěrý výkoů: v iličí doravě ěrý vý- a) vyšší užitčá hotot vozidla, b) vyšší doraví (cloročí) výko vozidla, ovlivňuj výrobc vozidl i uživatl c) ižší otřba ohoých hot, d) zlší orgaizac rác u uživatl j uživatl. Zlší aratrů [%] Provozí áklady [%] užitčá hotot - ročí doraví výko 3- otřba rgi (ovlivěo cou) 80 Obr.. Závilot rovozích ákladů a vybraých aratrch ada) Užitčá hotot: - ižováí ohotovotí hototi (vot atriálu), - růt clkové hototi vozidl a ourav (z a 40 4 t) liitováo i ax. říutýi áravovýi tlaky (ro zadí,5 t / árava dulx, řdí 6,7 t / árava).

7 ko > 8 kw/t, v rozvážkové 3 4 kw/t. Nyější řdi čií i 5,9 kw/t, tj. ři c 4 t bud otřbý výko ohoé jdotky P 48 kw, ři 8 kw/t již P 336 kw. 0 v [%] 5 N [%] [kw/t] Obr.. dálková iličí dorava, ětká rozvážková lužba. adc) Sižováí clkové otřby aliva: - otializac rovozu vozidl (vytěžováí, doraví rychlot, zůob jízdy aod.), - ěrá otřba vlatí ohoé jdotky, - otiálí ávrh clého hacího útrojí vozidla (řvážá čát rovozích ržiů v oblati iiálích otřb). rd vývoj ěrých otřb aliva ohoých jdotk ákladích autoobilů dokutuj obr.3., ktrý zázorňuj, jak trd vývoj iiálích otřb aliva v charaktritic, tak i trd vývoj rozdílu ěrých otřb zi iiálí hodotou a hodotou ři jovitých otáčkách. [g/kwh] [g/kwh] rok Obr.3. rd ižováí ěré otřby aliva Z uvdého j tdy zřjý trd k zvyšováí výkou vozidlových M. Pro volbu ožotí j ai vždy rozhodující i ca kw italovaého do otoru. o zaá, ž kuř. ři ožadavku růtu výkou ůž jít ctou i růtu M (řvrtáí růt, zěa zdvihu Z, zěa očtu válců), rotož ři ožadavku alého árůtu výkou by vyaložé áklady a, licí a výfukový trakt, rgulaci atd., byly úěrě vyoké!

8 Podívj yí blíž a jdotlivé čiitl, jak ovlivňují vlikot. A. OPRANÍ ÚČINNOS + r v + ϕ r /. ožtví v áí otoru: a) M, PM, v.bm vzduch vzduch b) karburátorové - ě Obr. 4. Schéa výěy obahu válců z d ρ r z c d ϕ ρ ρ Protož: Q i z i u t d z u t Q H L H L H λ ρ λ, kd λ - kutčý oučiitl řbytku vzduchu v válci otoru i i i z i Q W W bud tdy: i d t u i L H ρ λ - latí ro dvoudobé i čtyřdobé otory 3 H u, L t - dáo aliv λ - dáo ty otoru (BM, M, PM aod.) ρ - dáo licí yté otoru (řirozé aáváí, řlňováí, zichladič aod.) d - dáo, t, růtokovýi odory ři rolachu atd. Protož r ρ, bud ) ( ~ P i d u t i H L r λ. 4 P tlaková ztráta v licí traktu. Při olytroické tlačováí bz MCH dota, ž ~. Poto: i d u t i H L r λ ; 6, -,65 5 Jtliž j záa tlota, očítá licí tlak (r. ) z rovic 4. Rověž latí, ž i l t u i L H ρ λ ; kd z l ρ - účiot licí (lěí). v v r z

9 dy : λ λ. ϕ r l d. ϕ r ϕ l d r d. λ λ ϕ r λ Sotřba vzduchu až λ L t /000 [kg/kwh] BM bz 4, alý M koůrkový bz 5,5 P H ad P Střdí M bz 5,0 3600ad c a rolach 5,8 clkově vztažá a lký dvoudobý M rolach 8,0 ojí M - Poz.: oud řčé latí řdvší ro kaalá aliva, u ktrých j jjich obj zadbatlý roti obju vzduchu. Pro lyá aliva j roto vhodější vztahovat výhřvot a orálí 3, tj. H u [kj/ 3 ]; 3 [5 C; 0,35 kpa obvyklé v údajích lyárkých odiků 0 C; 0,35 kpa orálí odíky]. Sě oto kládá z 3 aliva a z λ L 3 vzduchu t aliva vzduchu H u 3 Jjí výhřvot: H [ kj / ] 3. u. Pro raktické účly j však důlžitější výhřvot 3 ěi a vtuu do otoru. + λ Lt Poto: H ρ [N/ ]. u i d i + λ Lt ρ ε oraví účiot ůž doáhout torticky hodoty až dt > za řdokladu : ε a) dokoalého alěí clého rotoru válc (bz ali); roto ěktří autoři dooručují u řlňovaých otorů vztahovat doraví účiot a clý obj válc, tdy: d / c.ρ!! b) za tavu álě jako j řd ací kaál! Účiot objová o a doraví d : a) Nřlňovaý otor : jak j zřjé z obr.5, obj črtvé álě bývá zravidla ší, ž zdvihový z a obj zbylých ali zb aoak větší, ž korí k. Účiot objová: oto j 0. 0 < a d [! ] z z

10 O SO SZ 0 Z zb c z Obr. 5. Zidalizovaý růběh výěy obahu válců řlňovaého otoru v - diagrau Čí j tlota lěí vyšší, tí ižší j otlí ři lěí, rotož j ižší tlotí rozdíl zi těai a álí. Proto doraví účiot rot. uto závilot dot dobř vytihuj irický vztah [Zir], ž Kuř.: 330 K K d d 0 0 0, 0, 5 oto (,0,04). d d 0 ; idx 0 latí ro očátčí tav. oraví účiot závií aozřjě a clé řadě faktorů: gotrické rozěry licího ytéu, c, ε, tlota tě atd. Pohybuj v rozzí 0,8 0,9 a u řlňovaých otorů dokoalý rolach (a bz MCH) ůž být větší ž! b) Přlňovaý otor zb r v Z SO + SZ zb z c Obr.6. Zidalizovaý růběh výěy obahu válc řlňovaého otoru v - diagrau Při kladé rozdílu v j i ři dokoalé roláchutí alovacího rotoru obj větší ž z a obj zbylých ali ší ž c 0 bud >. Při z

11 dokoalé roláchutí bud zb 0 a za řdokladu, ž bud ε ρ z ε, tdy obcě ro lěí: a) dokoalé, ϕ r, b) dokoalé ε z ε + υ zb, ϕ r, ε c) roláchutí z, ϕ r >. ε ϕ r Poěr tlot : u řlňovaých vzětových otorů vli čato ři oužití MCH 5 (ižší ) vychází z irického vztahu dl Zira : U dších MCH bývá 6 tlota t cca 45 C a tdy 38 K 350 K. Poz.: lota závií jo a otlí ři licí cyklu od oučátí otoru, al j ovlivěa i tlotou ocházjící z víří álě! Nuto říct, ž ěktří autoři vztahují hodoty d a tav racoví látky řd acíi vtily, tudíž vliv otlí či ochlazí álě ři růchodu kaál j liiová. Pak dokládá (a základě výldu ěktrých ěří), ž vlikot d j závilá (bo j álo závilá) a tlotě licího vzduchu a j fukcí rakticky j licího tlaku (raktická hoda růtokových oučiitlů vtilů) : oto v rozzí licích tlaků do 400 kpa d ohybuj v rozzí 0,85 0,90 a ro vyšší licí tlaky j již rakticky kotatí. d 0,9 0,8 0,7 0, 0, 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 S [MPa] Obr.7. Závilot doraví účioti a licí tlaku [] B. SOUČINIEL PŘEBYKU ZUCHU λ : ovlivňuj vlikot i řío a á yl ho tdy zvyšovat j do určité íry: ρ ρ Lt λ ρ z k ~. i Pro růt λ latí tdy určitá ozí: a) z ohldu růtu třdího idikovaého tlaku i bud růt λ výhodý otud, okud orot idikovaá účiot, daá kuř. dl Wachidta i io λ /λ, kd io 0,33

12 b) z hldika axiálí tloty výfukových lyů v řd turbiou louží λ jako rgulačí čiitl viz áldující zjdodušá úvaha: Odvdé tlo výfukových lyů: Při zjdoduší, ž c, 5 c Q v, 05 & v & c & c. dota: ( k ) c v λ Lt v ; k,8 M A za řdokladu, ž říliš zěí ai oěr kot v +, ro daé otáčky otoru álo závilá a zatíží. λ,8 Q v v M Q v dota o úravách, ž c) z hldika ax. alovací tloty 4 j rověž λ rgulačí rvk, rotož zjdodušě o úravách ůž oět át, ž ax. kot ( + λ L ) ckv t +. Čili oučiitl λ (λ) j výzaý ( jitě jdiý kuř. zěa řtuu tla ) čiitl k rgulaci tlého aáháí dílů otoru (těy, íty, vtily aod.) i říluštví (turbia). Pro čtyřdobé vzětové otory řlňovaé j otiálí hodotou λ,8 a to i z ohldu ízkých ěrých otřb aliva. Exitují určité výočtové tody k taoví otiálí vlikoti hodot λ, al ro raktické účly j zcla dotačující vycházt z zracovaých xritálích ěří z víc otorů, kd j λ f ( i či, c aod.). Graf. Závilot λ a i a c [] Graf. Závilot λ ot a [] Charaktritické záviloti jou zřjé z grafů G a G. Uvdé hodoty j ožé oužít jak ro otory řirozý aáváí, tak ro řlňovaé. Avšak u otorů řirozý aáváí takto vyokých hodot λ oužívá, rotož doahovaý výko by byl říliš alý důldk j horší alováí u těchto otorů.

13 C. INIKOANÁ ÚČINNOS i t CH P ϑ β t...ro íšý oběh ε ϑ + ϑ ( β ) Qř tlo kutčě řvdé do oběhu CH Q tlo řivdé v alivu CH 0,98 P tuň dokoaloti (loti) diagrau 0,9 0,97. Jak vylývá z dfiic idikovaé rác jdoho válc: Ai z i Q z i i H u cy H i u cy i yický růběh idikovaé účioti j atrý z grafu G3 ro vzětové otory. Graf 3. Závilot i a λ a a ititě rozvíří álě []. MECHANICKÁ ÚČINNOS Ztráty v PSM lz, jak záo, člit a: P P i. Ztráty rakticky závilé a zatíží otoru, tj.i a řlňováí [ z ]: oho agrgátů (chlazí, azaí, altrátor, vtilátor aod.) třcí ztráty od trvačých (rotačích) il oho rozvodového útrojí vtilačí ztráty. Ztráty závilé a zatíží (řlňováí) - vitří ztráty [ β ] z i : třcí ztráty závilé a tlaku ad ít (íty, kroužky, ložika) oho licího agrgátu (u chaických dychadl)

14 3. Ztráty ojé výěou obahu válců [ z3 ]: u řlňovaých otorů tyto ztráty odtatě ěí od záoré rác u řlňovaých otorů až o ráci kladou + + b - v b + Obr.8. Porováí výěy obahu válců otorů řlňovaého (vlvo) a řlňovaého Střdí tlak chaických ztrát: a oto P τ z z z + β i + z3 i z i z z + z 3 β. i i ad ) yto vitří ztráty víc či éě ěí zatíží otoru. litratuř dá za alézt clá řada grafů ro taoví ztrátového výkou P z (či z ) bo + z - viz kuř.lit. [] obr. 4b, tr.45. i Určí korího oěru ε (jd z čiitlů, ktrý ovlivňuj ztráty) Pro každý otor zřjě xituj takový ε, ři ěž doahuj jvyšší, r. jižší. Z clé řady ěří i výočtů jako doti vhodý aratr ro taoví ε ot jví oěr říutého ax. alovacího tlaku ax v vztahu k vlikoti licího tlaku. Kuř. dl dál uvdého grafu G4 (latí íš ro větší vzětové otory) ro říutý alovací tlak ax 3 MPa a licí 00 kpa, tj. ro > 65 bud ε ot > ax 3,7.

15 Graf 4. Závilot ε ot a vlikoti licího a říutého alovacího tlaku E. HUSOA PLNICÍHO ZUCHU ρ : Z jjí dfiic ρ jdozačě vylývají ožoti růtu. r. růt lícího tlaku,. ižováí tloty licího vzduchu zichladič, 3. kobiac obou zůobů jčatěji.. Základí aratry řlňováí M Z vztahu ro výko otoru P & & H u i H u i j zřjé, ž za λ Lt základí aratry řlňováí j třba ovažovat:. hotot črtvé álě a racoví cyklu,. rotož ax ε M ϑ, j také důlžité, ři jaké očátčí tlaku toto ožtví do válc doraví, tdy vlikot. Protož tyto aratry obtížě zjišťují, ro raktické účly jou to:. ožtví dodávaého vzduchu do otoru, r. dodávaého dychadl,. licí tlak, r. tlak a výtuu z dychadla. Možtví vzduchu lz clk dobř taovit výočt racovího oběhu otoru, zá-li ožadovaou ěrou otřbu aliva a uí-li vhodě volit oučiitl řbytku vzdychu λ : P λ Lt & ; & 6 [kg/], P [kw], [g/kwh], 3, 6 0 λ λ ϕ. r

16 Plicí tlak: j žádoucí, aby byl co jižší. Jho hodota j ovlivěa dvěa faktory:. ro ožadovaé ožtví vzduchu a P j vlatě urč tlotou : kot. - viz výočt vřdu,. j urč růtokovýi ztrátai licího traktu otoru. Má-li k diozici čáry hltoti daého otoru, á úlohu začě ulhču. Jiak j to obtížější. Závilot zi otáčkai otoru, dodávaý ožtví vzduchu a licí tlak určuj charaktritika hltoti otoru ro o kot (vztah ro o dl [3] ). 00 % voloběh i Graf 5. Charaktritika hltoti otoru [4] j & o & o 0,75.3. Plicí dychadla (korory) Zvýší dodávky vzduchu do otoru ůž zajitit:. využití dyaických jvů v licí (oř. i výfukové) traktu otoru. vhodý dychadl: a) chaický - M b) roudový - P. Jak již ví, j vlikot dychadla (kororu) urča dodávaý ožtví vzduchu [ 3 /] r. [kg/] a tou odovídající tuě tlačí /. Jaká oužívají dychadla?. Objová chaický oho od otoru, tj. vou otáčkovou vazbou zi a M, oř. rgulovaý oho: ítová: jdřív oužívaé tyy rotačí: ší rozěry v důldku čioti ři vyšších otáčkách (Rootova, šroubová aod.). Proudová oho: - chaický od M - od turbíy ohaěé výfukovýi lyy ( ): axiálí: víctuňová radiálí: zravidla jdotuňová

17 ad ) Použití zjéa ro otory dvoudobé a otory zážhové buď aotatě (otocykly), tak v kobiaci : rozběh otoru oocí M, další rovoz buď kobiovaý, bo j. ýhoda: v důldku ch. vazby otor j i rychlá rakc a zěy otáčkových ržiů otoru. odávka vzduchu rakticky závilá a zatíží otoru ůž být i výhodou, okud í rgulac (kuř. škrticí klaka). Nvýhoda: zhorší o utý říko dychadla i z i ychadlo o i Pítová 0,85 0,90 0,8 0,95 0,8 0,85 vyoký Root 0,90 0,95 0,6 0,85 0,4 0,65 do Šroubová 0,90 0,95 0,6 0,85 0,6 0,80,7 4,5 Pítová: vlká, rozěrá, vlké ohybující hototi, raktické oužití j ro oaloběžé dvoudobé lodí otory & i ρ ; z d Rootova: rotož k tlačí dochází až ři ojí zizubového rotoru výtlak, jou oěrě hlučá. Základí charaktritiky jou zřjé z grafů G6 a G7. Pro jčatější říad, ž d d d a S S S (růěr a locha rotoru- iškotu ) bud: & d S l d ρ až 6000 i - (00 H z ), vůl radiálí: 0,00 0,00, axiálí: 0,5 0,5. i. o 0,8 0,6 0,4 0, [i - ] ,,,3,4 Graf 6. Závilot objové účioti a tui tlačí [] ¼ ½ ¾ rofuky i & [kg / ] Graf 7. Pol iotroických účiotí Při kobiovaé rovozu jou R vhodá do tlakové větv za alé rozěry.

18 Šroubová: jou vhodá ro vyšší otáčky až i - [65 Hz]. Obdobá charaktritika jako Rootova, al áročější výroba - vlká citlivot a vůl zi rotory! Pro vzětové otory využití j ojdiěl. ad ) Axiálí ro vozidla rakticky oužívají, rotož dávají alá tlačí v jdo tui vyoké otáčky a víc tuňů, vhodá ro vlká růtočá ožtví ltcké otory. Zravidla utá rotiuáží oatří, řší ložité a drahé. Radiálí jou v odtatě jdoduchá, alá hotot, lvá. Pracují však ři vyšších otáčkách vhodá zjéa ro oho turbiou a výfukové lyy (jiak utý vlký řvod od otoru drahá řvodovka, ztráty). Ntabilita viz obr. 9 uováí: tj. obrácí ylu roudu vzduchu, odtrháváí roudu: ůž atat jště řd zí uováí. tabilí oblat tabilí oblat tabilí oblat i & Obr. 9. Charaktritika licího dychadla.4. Základy řlňováí A. Mchaické řlňováí Idikovaá rác otoru viz. obr. 0 - tává z rác vyokotlaké čáti oběhu (idx ) a z rác výěy obahu válců (idx ): ( ) A i. d + o. z [J] A i + Ai. aké aozřjě latí, ž clkový idikovaý tlak tortická účiot t t + t. i i + i i ; a clková o t lz torticky taovit; ro íšý oběh M: ε ϑ β ϑ + ϑ t. ( β )

19 K + z O Obr.0. - diagra řlňovaého otoru ál latí, ž o u t H r t L χ λ ε ε ; kd χ - oučiitl zvýší hototi álě v důldku vtřiku aliva. Maxiálí účioti doáh ři iiálí hodotě oěru o. oto j v říadě, ž uvažuj o zdroji tlakového vzduchu. U kutčého otoru uí dodat ráci a tlačí řílušéu M (kororu). Při dokoalé roláchutí alovacího rotoru: Adiabatická rác dychadla: ad ad H r J A ] [. Obr.. Prác chaického dychadla v - diagrau Poz.: zravidla (-) vychává a oto A ad. H ad z k S O ( ) z O S

20 laková výška: H ad c.( ad ). Had Skutčá rác dychadla : A bud zjvě větší, ž zíkaá rác A i, jak ad ly z orováí obr. 0 a.. Skutčý zik j tdy v árůtu rác A i. Solurác PSM chaický dychadl (M) Obcě olurác PSM M zaá vytvořit takové odíky, aby M dodalo řlňovaéu otoru takové ožtví vzduchu ři daé ρ a, ktrý rávě otřbuj ro voji otiálí ráci. Protož růtokové charaktritiky M a jou začě rozdílé, očívá otializac olurác v taoví takového řvodového oěru i, aby jčatější M rovozí tavy otoru lžly v oblati jvyšších i a byly dotatčě vzdály od z uováí. Kuř. ro Rootovo dychadlo bud řvodový oěr dá ro čtyřdobý otor: i M l M O ρ ρ S M S dm ϕ r l d S ρ M SM dm O ρ ϕ r [ d 4 S] Obr.. Solurác otoru R & Mchaicky oháěé radiálí dychadlo: ¾ čára rovozích tavů ½ ¼ ¼ M ½ M ¾ M M & Obr.3. Solurác otoru roudový dychadl

21 J zřjé, ž u tohoto dychadla dalko rychlji klá okl otáčk otoru. Jak ví, ro vozidlový otor j třba, aby okl otáčk otoru rotl točivý ot otoru. Proto j ro vozidlový otor vhodější objové dychadlo ž roudové. Saozřjě j ožé uvažovat (a to u obou tyů dychadl) ožotí určité rgulac řvodového oěru. Obcě: ohld a vztah otáčk a ožadovaého točivého otu rozzává v záadě tři růzé oblati užití PSM: a. kotatí M, M t roělivý (kuř. oho l. grátorů): vhodé oba tyy chaicky oháěých dychadl, tj. objové i roudové (odtřdivé) b. rolrová charaktritika M t M kuř. oho lodích šroubů: vhodější odtřdivé dychadlo (roudové) c. vozidlová charaktritika, tj. M i M t roěé: žádoucí vyoký točivý ot ři ízkých otáčkách otoru a tdy vyšší dodávka vzduchu ři otiálí λ. Porováí vhodoti obou tyů M ly i z obr.4: O M A A B B P & B & & A BO & BP & Obr.4. Porováí olurác otoru růzýi dychadly uvažuj kuř. utálý tav ři rovozu v bodě A, kd otřbuj dodávku & A vzduchu ři tlačí A. Jtliž íží zatíží do bodu B, otřbuj ožtví & B vzduchu ři tlačí B. Pokud ožaduj zvýší dodávky vzduchu k růtu kuř. λ, oto roudové dychadlo dává řbytk ( & BP & B ) vzduchu, objové jo ( & BO & B ), ktré j začě ší a tdy j ižší i otřba výkou a jho tlačí, oř. ři odouštěí řbytčého vzduchu odouští ší ožtví. I roto j ro vozidlové otory (ři vé chaické vazbě zi M a ) vhodější objové dychadlo. Poěrá otřba výkou dychadl 3, P P & & c, [g/kwh]

22 B. Přlňováí turbodychadl o 5 ' k z Obr. 5. Prác turbiy v - diagrau Při trodyaické vazbě zi a M j zravidla u 4-dobého otoru tlak < (u dvoudobého otoru uí být!!); ouz bývá větší j ři vli alých zatížích, bo aoak v oblati P j - závií a volbě! Prác turbiy j zázorěa v obr.5. Od bodu 5 o vtu do (bod ) xaduj ly třdí xot ší ž : < <. Prác odovídající loš 5-6 řdtavuj ztracou chaickou ráci a ěí (rkuruj) a tlo a tlota v bodě lží oěkud výš ž tlota odovídají iotroické xazi. Adiabatická rác turbiy: / / A ad r c [J]. Protož < j A ad kladá! Hodota latá ro výfukové lyy (tdy vhodější ozačí /, al vzorc by byl šatě čitlý)! Pracoví oběh otoru řlňovaého a.) idálí (bo zidalizovaý) racoví oběh j atrý z obr.6 ro říad řlňováí vzětového otoru ( trodyaickou vazbou zi í a otor) ři licí tlaku vyšší ž tlak lyů řd turbiou, což j jčatější říad vykytující v rovozu. Oběh řdtavuj říad, kdy dychadlo j oháěo cizí zdroj. Poto kladou ráci otoru řdtavují lochy A, A. Při řlňováí otoru začí: kor v dychadl ( - bz zichlazí) odvod tla v zichladiči kor v otoru 3 řívod tla ři kot. 3 4 řívod tla ři kot. 4 5 xaz v otoru 5 odvod tla z válc otoru ři kotatí obju xazí rác řěí v kitickou rgii a jjí utluí v vitří, rgii ři vzrůtu tloty za kot.; kvivaltí tlo Q c ( - )

23 ax 3 Q P 4 Q A A 5 QMCH Q O S 3 8 b k z Obr.6. Zidalizovaý racoví oběh otoru řlňovaého : rác turbiy ři iulí rovozu - - : rác turbiy ři rovotlaké rovozu : rác ři rovozu MCH : odvod tla v MCH : rác bz MCH ε 5 M ; ε 5 ε ε ε c M Poěré tlačí v dychadl: ε ( ε ) Poěrá xaz v turbiě: Stuň ochlazí licího vzduchu ω CH. Oět latí, ž kladá rác otoru (ři vycháí rác a ): A A i + A, kd A ( ) ( ) i i

24 a clková t t t + ; kd ( ) + β ϑ ϑ β ϑ ε t ( ) v t u M M t L H r +. λ χ ε ε a bo také ro rovotlaký rovoz: o v M C C M M M t ε ε ε ε ε ε τ, kd ( ) t o v u L c H + λ τ. Oět ůž říci, ž t bud ax., když oěr v bud iiálí. oto ůž taovit z rgtické rovováhy a v záviloti a. Za zjdodušujících odík, ž : o, a o dota o úravách a drivaci výrazu (rgtická rovováha a ): χ o o v o c c hodotu ot, ři ktré bud doažo axiálí účioti t : x o ot r x r x x x x + + χ, kd x ; x - vzduch - výfukové lyy - clková účiot. Kdybycho zavdli chlazí licího vzduchu a v chladiči ho zchladili zět až a tlotu o, ak bycho ro otiálí tuň tlačí obdržli vztah: x o v ot r x r x x x x + + χ. Kuř. dl grafu G8 bud ro tlotu výfuku t v 500 o C ři 0,6: - bz zichlazí ot 3 - zichlazí až ot 5.

25 t [ C] ,8,30,3,34,36,38,40 0,4 0, ,6 0,7 0, ,8 300 f(t ) t o 5 C,4 χ, ot. Bz chlazí S chlazí a t o Graf 8. Staoví otiálího tuě tlačí [ ] S růt licího tlaku rot jo, al oučaě rot i ε ax c ϑ, což bou roblé růtu aáháí dílů otoru. Proto j uté v ěktrých říadch rovádět rgulaci ax : ozí ε, r., ε M a. b.) Skutčý oběh:. liší od idálího vratotí: kutčý ly, výěa obahu válců, řívod rgi hoří ěi, kor i xaz jou olytroické děj roěýi xoty, roěé ěré tlé kaacity atd.,

26 . tlak b F,.. ; F 3 kpa - tlaková ztráta a filtru, 3. tlak b + výf. trakt. ; v. t. 5 6 kpa odor výfukového traktu, 4. tlak.., MCH. ;..,MCH tlaková ztráta v MCH a v licí otrubí. Pro bližší (tortické) oouzí idálího oběhu řlňovaého otoru v oblati, j vhodější jho zázorěí v S diagrau a obr v A B Obr.7. Zidalizovaý racoví oběh řlňovaého otoru v - diagrau S řihlédutí k kutčý dějů v a ůž át, ž: kutčé tlačí v chlazí licího vzduchu v MCH kor v válci otoru (idálí) 3 4 íšý řívod tla 4 5 xaz v válci otoru (idálí) 5 A zěa tavu ři výtoku výfukových lyů z válc A B íí výfukových lyů rolachovací vzduch B iotrická zěa tavu v výfukové otrubí zi válc a turbiou (řdoklad: jdá zjéa o škrcí kot.) kutčá xaz v turbiě. oud řčé latilo řvážě ro čtyřdobé otory. U dvoudobých PSM j oužití oěkud ložitější:. ři oužití M j utý větší výko ro rolachováí, ktré j ro dvoudobý otor otřbé,. j ožo oužít jo, al oto j roblé dotatčý výko : - dvoudobý otor otřbuj větší ožtví vzduchu ro rolach větší výko,

27 - j k dioici ší rgi výfukových lyů daá íží tloty výfukových lyů rolachovací vzduch (i když j větší růtočé ožtví výfukových lyů). Proto j ři tartu a v ízkých zatížích uté roztáčt l-otor, ktrý ři doaží určitého rovozího tavu otoru autoaticky vyíá a racuj již j. Z uvdých důvodů roto u dvoudobých otorů zravidla oužívají obě dychadla, jak M, tak : a. arallí zaojí dodávka vzduchu do olčého otrubí dychadla ších rozěrů, boť každé dává j čát vzduchu, al ři lé tlakové ádu. S růt zatíží M odlhčuj, rotož árůt dodávky vzduchu od j víc jak roorcioálí. b. ériové zaojí každý rochází clé ožtví vzduchu, al každé zracovává j čát tlakového ádu. S růt zatíží oět odlhčuj M. Pořadí zaojí:. I. tuň, II tuň M: M j ší, rotož zracovává ší objové ožtví tlačé již v.. I. tuň M, II. tuň : M větší, al rychlji odlhčuj růt zatíží..5. Uořádáí ytéů řlňováí čtyřdobých M turbodychadly dší době xituj ěkolik ožotí řlňováí M :. ýfukový yté uořádá ro ulzačí rovoz.. ýfukový yté uořádá ro rovotlaký rovoz. 3. ýfukový yté uořádá ro oužití ěičů ulací. yto ytéy ohou racovat jak bz zichladič licího vzduchu ( MCH ), tak čatěji MCH. Njjdodušší řší j: a. bz MCH S M Abc MCH do určité íry ovlivňuj doažitlý výko otoru, boť tlota licího vzduchu doahuj hodot 50 C i víc, rotož: ε. Obr. 8 Kuř.: ro,5 ;.65; 98 K dota, ž: 98*,5 0,65/,65 47,5 K 54,4 C. dy vhodý (a lvější) zůob řlňováí j ro ší tuě řlňováí.

28 b. + MCH MCH S M Ai jrozšířější rovdí zjéa u vozidlových otorů. Šičkově lz doáhout až,3,5 MPa ři tlačí až 4,5. Běžěji však ax do MPa ři M tax a,3,6 MPa ři P j. oaží takto vyokých hodot vyžaduj oužití vli kvalitích atriálů zjéa a loatky dychadl, al i. Pro doaží vyokých hodot vychází oběžá kola vlkého růěru. Proto ěkdy volí dvoutuňové, což uoží zšit oběžých kol a ížit jjich aáháí. Obr. 9 c. () + MCH M S MCH voutuňové dychadlo j a olčé hřídli. Oroti řdchozíu říadu dokoc doahuj i írě vyššího tuě tlačí, al za cu ložitějšího uořádáí, a tdy i dražšího. Obr. 0 d. voutuňové řlňováí x ( + MCH) MCH MCHN S M S títo uořádáí j ožo doáhout > 5 a až 3 MPa. Problé j v vhodé laděí rác obou ro doaží Cot.. Zvyšují také ároky a zátavbu a ořizovací cu. Má yl ralizovat j v říadě dotatčého využití zíkaého výkou a ři zlšé kooičoti rovozu. - dychadlo turbodychadla vyokotlakého () - turbia iulí rovoz N- dychadlo turbodychadla ízkotlakého (N) N - turbia N rovotlaký rovoz. N N Mzi a N ěkdy do výfukového traktu italuj vyrovávací ádoba (í utou odíkou). Obr.

29 dl těchto základích ytéů uořádáí licího traktu řlňovaého otoru xituj řada další řší čato v ojí určitýi rgulačíi rvky cifickýi ro daé oužití otoru cíl kuř.: a) doáhout zvýšého ochlazí licího vzduchu ro dokoaljší alěí válc ři řijatlé licí tlaku (zěou čaováí, v xazí vzduchové turbiě viz dál a.), b) bo vhodýi oatříi zlšit ráci buď v clé rovozí oblati, bo j v čáti atd. O ěktrých ožotch bud řčo dál..6. Zůoby řlňováí. Iulí: cíl j zachovaí tlakových a tlotích ulů vzikajících ři riodické výtoku lyů z jdotlivých válců otoru a jjich uchováí a řivdí až a licího. Z tohoto důvodu j uté zachovat řiěřě: a) alý obj výfuk. otrubí tdy: - alý otrubí až k (i za cu určitých ztrát), - krátkou délku k (íží ztrát), b) oddělé řívody od kui válců roztu aloň 40 KH ro 4-dobý otor axiálě 3 válc do jdé větv, aby tyto uly avzáj dgradovaly a aloň 80 KH ro dvoudobý otor.. Příklad: 6-ti válc ; doba otvří výfuku cca 40 KH. O v. tř ro 3 válc vlká alituda ulací tř ro 6 válců alá alituda ulací Obr.. Návazot tlakových ulů v výfuku štiválcového čtyřdobého otoru Ergi, ktrou á turbia k diozici: Q x - rgi ztracá otor úlou xazí Q ot - otciálí rgi vykoaá ít ři výfukové zdvihu Q vy - rgi vylachovacího vzduchu. Q Q + Q + Q i x ot vy

30 Q vy 5 Q x S O k z Q ot Obr. 3. Clková rgi ro ráci turbiy Při řou této rgi k vzikají však ztráty: - růtok ř vtily (výfukové i ací ro vylachovací vzduch), - vliv tacioarity dějů v otrubí zi M a, - ztráty odvod tla do okolí, - íí vylach. vzduchu a výfukových lyů vli rozdílou tlotou (á výza j ři vlké rolachu). zik tlakových vl: Idálí říad: - O aráz trý árůt tlaku, - okažité alěí otrubí a ak odtok, - bz ztrát. Skutčý tav: - árůt tlaku éě trý, - alěí otrubí j otué, - ztráty atd. Obr.4. Schéa růběhu tlakových vl Kočý růběh ovlivě i růběh tlaku v válci otoru a dyaickýi jvy v otrubí!!! Skutčý růběh tlakových vl j dá: a) kotrukčíi aratry výfukového otrubí zi otor a turbiou, b) rozvodovýi daty výfukových vtilů.

31 ada). Obj otrubí: ři alé obju otrubí vůči z dojd k rychléu alěí otrubí a většíu árůtu tlaku. ooručuj, aby byl: v < ; dokoc otory <!! z z v obj výfukového otrubí, z zdvihový obj válc. Na vytvoří tlakové alitudy u á vliv ouz růřz výfukového otrubí, al i růtoková locha. Jtliž zěí S v, zěí j oěr Sv Srd φ v, al i ϕ, Sv ax i Sv i očt větví, S v růřz výfukového otrubí, S vax ax. růřz výfukového vtilu, S rd rdukovaý růřz turbiy. Obr.5. liv obju otrubí a růběh tlakových vl [ ] S zšováí φ v rot ϕ a aoak. Protož však izotroický výko turbiy j i fukcí rotklého ožtví lyů, dochází zšováí φ v či ϕ k ižováí růtoku. Proto ro obě vličiy φ v a ϕ xituj určité otiu, ři ktré j P i axiálí další okl φ v a ϕ výko v důldku oklu růtoku klá. Navíc ři vlké oklu φ v rot vytlačovací rác výfuku!! l raktických zkušotí á být ři lé otvří výfukového Sv vtilu S v větší, ž fktiví růtokový růřz výfukového vtilu, čili φ v ; µ Sv ax v raxi zravidla bývá φ v,,4; ϕ 0,4 0,6. Přé hodoty taoví až xritálě.. élka otrubí Na délc otrubí závií: - vlikot obju otrubí - růběh odražých vl a o itrfrci i výldý růběh v ; íš ůž dojít k zvýší tlakové vly itrfrcí u krátkého otrubí a oto i větší okl tlaku v v době SO lší rolach (uzavřý koc kuř. vliv škrcí i turbia: od ; otvřý koc od - ). oba růběhu vly zět k výfuk. vtilu: L 360 L τ φ M L [ KH]. a ± c a ± c l zkušotí φ Lax 50, oto již dochází k ovlivňováí vl. Obr. 6. liv délky otrubí a růběh tlakových vl [ ]

32 L [] - délka otrubí, M [H z ] - otáčky otoru, a [/] - rychlot zvuku v výfuk lych; a r v (, / ) c [/] - rychlot roudu ali., Z uvdého ly, ž doba růběhu odražé vly j fukcí L, M a v a lz tdy L taovit otiálě j ro určitý rozah otáčk otoru!!! Avšak délka L j také začě oza kotrukčíi ožoti otoru!!! ad b) Rozvodová data otoru; řdvší atří: - rychlot otvíráí O: rotoucí rychlotí otvíráí klá tlaková ztráta a očátk otvíráí a zvyšuj alituda tlakových vl, ižuj vytlačovací rác, - vlikot řkrytí: zvyšuj rolachovací ožtví, klá tléá zatíží dílů, al a druhé traě klá i třdí tlota, klá tlakový iul, - okažik O: á vlký vliv a alitudu tlakových ulů: - ři větší hodotě O začou výfuk.lyy odtékat z vyššího tlaku, al rotou i ztráty, - zvětšé ztráty z úlé xaz vždy využijí v turbiě ( Klitův aradox), - růtočá locha Sv (výfukového vtilu): řdvší ovlivňuj růtočé ztráty, al i rychlot výtoku a tí i tvar tlakové vly. J-li růtokový růřz vtilu µ Sv (viz obr. 7) alý, rotou tlakové ztráty v důldku vyšší rychloti a aoak. Proto hodota růtokového oučiitl µ á být co jvětší čhož áz doáh u větších vtilů. Obr. 7. Souvilot zi růtokový růřz vtilu a tlakovýi oěry [ ] ýočt růběhu tlaku v výfukové otrubí j vlic ložitý a k jho určí j vyracováo ěkolik tod. Kuř. toda charaktritik, ktrá vychází z clé řady výš uvdých faktorů. J také třba i uvědoit, ž u rálého otoru otuují tlakové vly v obou ěrch. ítě tkáí dochází k jjich oučtu či rozdílu a dál každá otuuj aotatě, odráží atd. Rychlot tlakových vl v ěru rouděí (rychlot c) bud tdy ( c + a ), zětá ( c a ), řičž rychlot zvuku j rakticky v každé ítě otrubí jiá dl tlaku: dx dt c ± a ; d dρ d a ; dc ± a ± ± da dρ ρ aρ Z uvdých rovic (ři zadbáí řtuu tla, tří a.) j zřjé, ž íto bo ρ j účlější oužít jako charaktritickou vličiu tavu rychlot zvuku a, rotož závilot zi a a c j liárí. ál viz odborou litraturu kuř. []..

33 Al otřbuj zát clý růběh tlaku v výfukové otrubí? Zravidla, boť : A. Pro oouzí řou rgi z válc k turbiě tačí zát růběh tlaku řd turbiou. B. Pro oouzí kvality roláchutí al. rotoru tačí zát tlakový růběh za výfukový vtil. dy zravidla tačí zjitit růběh tlaku v těchto dvou ítch. Při určité zjdoduší tyto růběhy vyadají áldově: Jdoduché otrubí: za řdokladu, ž a jdo koci otrubí j výtok z válc otoru a a druhé koci výtok dýzou (ahrazuj ) ahrazující výtokový růřz turbiou. Čaové ouutí od vtilu k udává úhl α M, od turbiy zět k vtilu α M. Protož řtavuj výrazý odor (uzavřý koc), j odražá vla kladá a řičítá k základí. Z základí vla ro kočě dlouhé otrubí (rušá odraz) růběh vly u růběh vly u vtilu Nkočá délka otrubí Obr. 8. Průběh vl u kočé délky otrubí Kočá délka otrubí (latí za zjdodušujících řdokladů) Obr. 9. Průběh vl u kočé délky otrubí

34 Rozvětvé otrubí: Na základě ěří ůž řiutit, ž a b 0, 5 Obr.30. Rozvětvé výfukové otrubí la b otuuj k válci - uzavřéu, odráží a otuuj zět k válci a určitý zožděí aojuj a vlu a (ři zjdoduší uvažuj další dělí odražé vly atd.). Základí vla z otuuj k, odráží a otuuj zět k vyfukujícíu válci, dělí atd.,atd. α z b a α M Obr. 3. Schéa růběhu základí a odražých tlakových vl v otrubí Naěřý růběh tlaku v výfukové otrubí štiválcového otoru LIAZ M.3 j atrý z grafu G 9. o rvé větv jou zaojy válc, a 3, do druhé větv válc 4, 5 a 6. grafu j k jdotlivé tlakové vlě řiřazo ořadové čílo řílušého válc dl ořadí zaalováí. Z rozdílé vzájé vzdáloti vrcholů tlakových vl lz ado odvodit i vliv vzdáloti řílušých válců od íta ěří. Útlu tlakových vl 4, 5 a 6 válc j zůob jjich růchod ř turbiu (obě větv otrubí jou až k turbíě avzáj oddělé!). Použití iulího rovozu: - ři ižších licích tlacích, - u vyokotlac řlňovaých otorch, když otor čato racuj v čátčých zatížích a když ožaduj rychljší rakc turbiy a zěu zatíží, - ři řlňováí dvoudobých otorů, kd rgi výfukových lyů j ižší. U iulího rovozu budou ztráty, vzikající v v důldku kolíáí a, tdy ztráty iulotí závilé a očtu válců zaojých do jdé otrubí větv a řivdých do jdé kc rozváděcího útrojí : jvětší ztráty iulotí budou u čtyřdobého otoru ři zaojí j jdoho bo dvou válců do jdé větv, ři zaojí čtyř a víc válců do jdé větv aoak výrazě klá řío tlakových ulů a yté blíží k rovotlakéu..

35 Graf 9. Hodoty růběhů řtlaku v výfukové traktu aěřé u řlňovaého otoru LIAZ M.3 v ítě vyútěí výfukového kaálu. válc do běrého otrubí. Plicí K R/3..

36 [g/kwh] rovotlaký válc 3 ( 4 ) 00 %,5,5 3 3,5 4 Obr. 3. Porováí ěré otřby aliva iulího a rovotlakého rovozu [] Oět j zřjé, ž ro vyoké tuě tlačí j rozdíl zi iulí a rovotlaký rovoz alý. Měič ulací. Jak již bylo řčo, jou u iulího ytéu vyútěí od jdotlivých válců do řílušých větví rovda dl záad: - do jdé větv jou vyvdy výfuky válců tak, aby roztu byl větší bo rov 40 PKH u otoru čtyřdobého, bo 80 u dvoudobého, - do jdé větv tdy axiálě 3 válc a ro jdu řadu válců jou ožé axiálě 4 větv (kc otřiku ), jiak víc, α KH výhodé Obr.33. Možoti ojí výfukových otrubí u řadového štiválc - ři zaojí víc jak 3 válců do jdé větv j (v říadě utoti) ožo zabráit zruší tlakových ulů v důldku itrfrc oocí Pul Covrtorů (otlačováí zěté tlakové vly) bo Multi Pul Covrtorů (všchy otrubí větv do jdoho vtuu. a. jktor bráí arušováí tlakových vl v oudí větvi, b. v dýzové čáti rgi tlakových vl ěí v kitickou a v difuzoru zětě čátčě ěí oět a tlakovou (z důvodů ztrát čato vychává) Obr.34. Schéa řší Pul-Covrtoru

37 α KH Obr.35. Sojí výfukových otrubí u oiválc. Rovotlaké řlňováí - využívá řdvší otciálí a tlou rgii výfukových lyů. J ro ěho tyický vlký obj výfukového otrubí olčý vtu všch válců cíl otlačit kity v otrubí. Přvážá čát Q x řvádí a kitickou rgií a ta v důldku víří ěí a tlou rkurac rgi. 5 Q ki S b Q vyl Obr. 36. Sua rgií ro rovoz rovotlaké turbiy Q Q x Q r - rgi vylachovacího vzduchu - otciálí rgi, ktrou vykoává ít ři výfukové zdvihu Q x - rgi úlé xaz od hladiou v rkurovaá rgi, ktrá zůobuj vzrůt tloty výfuk. lyů řd Q vyl. Q Q r Q rov Q + Q + Q + Q Q, vyl x r i Q z kd Q z řdtavuj ztráty vziklé rkurací rgi kitické Q ki a tlou (zěy lz ukutčit idálě bzztrátově). Z áldujícího obrázku 37 lyou ěktré závěry: a) S rotoucí vylachovací oěr rot Q ki a úkor Q ot, čili rot i výza iulího rovozu turbiy. b) S okl zatíží ( okl ) rot rověž výza Q ki a úkor Q ot, čili rot oět výza iulího rovozu turbiy.

38 Q [%] Q ki Q ki S,4,0 40 Q ot 0 Q ot 0 0, 0, 0,3 0,4 0,5 0,6 S [MPa] Obr. 37. Porováí iulího a rovotlakého rovozu [] Zlší rác idálí iulí outavy v orováí rací idálě rovotlaké outavy 5 v záviloti a oěru tlaků a ukazuj také závilot a obr. 38. Z ěho ly, Zlší idálí rác [%] ,5,5 3 Obr.38. Zlší rác idálí iulí rác oroti rovotlaké [] ž ři vyšších hodotách xazího oěru a turbiě (a tdy i ři vyšších hodotách tlačí, boť ~ ) j řío iulího ytéu vlic alý to za idálích odík. Malé zlší iulího rovozu lší využití rgi výfukových lyů (hlavě kitické ložky) ztrácí a druhé traě zhorší účioti turbiy v důldku kolíáí tlaku a tloty řd turbiou, rotou rázové ztráty, v důldku arciálího otřiku oběžého kola i ztráty vtilačí atd. yužití rovotlakého ytéu: zjéa u tacioárích a lodích otorů ři éě čaté zěě zatíží ři rovozu čátčý zatíží. Sojí otoru j odtatě jdodušší rotřdictví ojovacího otrubí větší růřz (a tdy i obj) ší růtokové ztráty v důldku ižších růtokových rychlotí; dl zkušoti bývá: otrubí ( 5, ) z i (, ) M 5.

39 .7. Solurác otoru Otiálí laděí a otoru j obtížá úloha a jjí úěšé vyřší daří j díky úrovi ašich zalotí využití tod atatického odlováí. Clý děj lz oat rovici zákoa zachováí hoty, rgi a hyboti (čato ahrazuj řdoklad kvaitacioárího děj a výočt tlakových ztrát ři rouděí z irických vztahů). Ntacioarita čato ahrazuj třdíi hodotai a oravýi oučiitli. jdodušší říadě ři oužití třdích hodot jdotlivých vliči lz oluráci otoru a oat áldujícíi rovici. A) urbodychadlo. & & & + [kd ( ) ( ) α ϕ 4 0,, 4 cytac cy d obdobě i další výrazy]. Protož zravidla zá kutčé růběhy, očítá ožtví tac z třdích hodot (ozačé ruh) a oocí oravého oučiitl α taoví i : tac i & & α - oravý oučiitl ulačího růtoku. P P ( ) i ad i P c r P & & Obdobě bycho ěli taovit výko turbiy z výrazu: ( ) ( ) ϕ 4 0.,,, 4 d i c u P i &, al otřbé záviloti oět zravidla zá, a roto taoví výko z hodot třdích za oužití oučiitlů: ( ) [ ] β γ β γ β i ad i i P i i r P. & & P P tac i β - rktuj liaritu vztahů ro iotroický výko lyů; ro rov- otlaký rovoz β, γ - rktuj roěot účioti turbiy, al zravidla uvažuj. Clková účiot turbodychadla: i i β

40 ax i tř 0, α 3 4 ν Obr.39. Závilot α, β a růběhu tlaku a a ν ( ax i ) tř / ( tř ) β α,4,3,, 0,9 S rotoucí oěrou alitudou tlakových ulací řd turbiou : β rot γ, α klá. yto oučiitlé závií a zatíží, otáčkách,, tyu výfukového otrubí atd. rozahu otáčk otoru 600 j α ěí až o 0%; β, γ až o 5%. Odhad oučiitlů α a β i α, tac β P P i tac H H i tac P & H β, & α S rd ψ ρ r α S rd ψ ρ.τ i i H i c Zjdodušý tlakový ul v výfukové otrubí: tř 0,5 r Obr. 40. Zjdoduší tlakového ulu

41 Průtok dýzou zi tlaky : - ro rovotlaký rovoz (kutčý růběh ahrazuj zjdoduší tlakových ádů). S ψ ρ ( ) τ K tac rd K 3, 5 K 58, - ro iulí rovoz i K 5 + K tř tř K 5, K 5, α 0, 95 ro zajištěí tjého růtočého ožtví uí u iulího K 58, rovozu zvětšit růřz turbiy a S i S tac / α.. H tac tř, 5... výko v odtatě dá ouči hototího toku a tlakového ádu. 3. H i : řd jho určí i uí uvědoit, jak j růtok výfukových lyů běh riody rozděl. Při rozdílu tlaku bud olovičí, ž ři rozdílu 4 ( ), tdy v rvé riodě rotč ožtví, v druhé H i 3 A tdy H i a β, H, 5 tac alší říklad dl obr. 4:. & tř 3, 4 & i α 0 + 0, 707, H tac ( tř ) ( 3 ) H ( ) ( 5 ) 4 i 0,5 4 β Obr. 4. Zjdodušý tlakový ul tř Obcě ůž odvodit z aěřého růběhu tlaku a tloty řd turbiou áldověviz obrázk 4: Jtliž tlakový iul, jhož délka j τ, rozdělí a -dílků, ak každý dílk o délc τ x bud ít okažitý tlak řd turbiou x a obdobě tlotu x. lak za turbiou uvažuj kotatí.

42 tř τ x τ [] τ Obr. 4. Zjdodušý růběh tlaků řd a za turiou Poto a ( τ ) x x tř () τ x ( τ ) x x tř () τ x Jtliž taoví okažitý hototí tlak & x a iotroický ád ( H i ) x ro každý dílk, ak jjich oučt dotává hototí tok a iotroický ád clého iulu a tí i P & H ro iul či ro clý zvolý očt iulů. Z výko turbiy [ ] i třdích hodot tlaku a tloty [rovic (), ()] taoví hototí tok každého dílku j dá: & tac a ( H i ) tac. Okažitý & τ, x Srd ψ x ρx r x x kd růtoková fukc ψ x + ι x x Obdobě: & & S ψ ρ r τ, tac tř rd tř tř tř kd ψ tř + tř tř

43 a také: ( ) x x x i c H a ( ) tř tř tac i c H. A tdy ůž át, ž: ( ) [ ] ( ) tac tac i x x x i H H & &. β, α x tac & &, ( ) τ ρ ψ τ ρ ψ α tř tř tř x x x x x tac x x & &. rať zět k turbodychadlu. Po úravě vztahů a oiujících ráci dota: + k ξ & & - I. hlaví rovic, kd ξ, r r k,, Průtok turbiou. rd r S ρ ψ α & - II. hlaví rovic, kd růtoková fukc + ψ. ýraz: & & v odtatě udává výkoovou rovováhu. Pro běžé výočty lz řílušé kotaty volit áldově: r 87 J/kg, c,005 kj/kgκ,,4 r 93 J/kg, c,3 kj/kgκ,,35. Obtížot otializac olurác vozidlový otor očívá řdvší v široké rovozí oblati rác těchto otorů jak otáčkové, tak i okud týká zatíží. J uté lit tyto základí ožadavky: axiálí využití rgi odcházjících ali ro zlší otorových aratrů, uítěí char. dychadla jvyšší i do těch rovozích ržiů otoru, v ktrých otor jčatěji rovozuj a kd zíká axiálí fkt (dálková iličí dora-

44 va do oblati P j ; tréí vozidla oblat M tax a ižší rovozí otáčky atd.). Zravidla ai v idálí říadě odaří otiálí laděí v clé rovozí oblati otoru a ro další zlší rovozích vlatotí otoru j utá rgulac řlňováí. & ( & ) Obr.43. Poloha rovozí oblati otoru v charaktritic dychadla B) Motor ak jako, j ožé oat alovací otor rovicí hototího růtoku (již záou): & [ ρ ] M l M & M r 0 l (3), kd l zahruj roláchutí alovacího rotoru a rovicí zákoa zachováí rgi : u ( ) PCH + & φ c v ( φ ) Pi & H + & c +, uravou kuř. a tvar: P k i ch & & c v ( φ ) c ( φ ) (4) & kd k ch - odvod tla chlazí otoru P CH k CH P ř k CH.&.H u φ - vztažá tlota k íž j taova i výhřvot aliva.

45 Pozáka a dolěí: Prolachovací ožtví vzduchu: Hototí tok vzduchu, ktrý rofouk v době řkrytí vtilů ř ací vtil do alovacího rotoru a dál do výfukového kaálu j dá vztah: α r ρ µ ψ r S rd. dα, kd třdí růtokový oučiitl µ 0,65 0,75. α Průtoková fukc: ψ + v v j závilá a tlakových oěrch v licí a výfukové otrubí a a xotu olytroy : ψ 0,484,4,3 Obr.44. Průběh růtokové fukc S krit 0,58 Čaový růběh růtočé lochy vtilů ři jjich řkrytí S č S rd dα určí odl chéatu a obr. 45. Proěé růtočé růřzy ři kvazitacioárí růtoku ahrazují rdukovaý růřz, ktrý každý okažik rotč tjý hototí růtok jako oběa lochai oučaě v též okažiku ři tjé tlakové ádu a odoru rouděí. Bud-li zjdodušě uvažovat, ž dochází k tlačováí dia, a ž jou tjí růtokoví oučiitlé, ak j ožo át: S α α S S S S rd & & S x S Obr. 45. Schéa rolachu alovacího rotoru

46 c S S S v rd v x v x & x S c v v x S c + rd v v S c S c S c v v rd S S S S S +, rd v S c kd S, S v jou okažité růtočé růřzy vtilů. Zjdodušě lz rolachovací hototí tok vzduchu taovit oocí oučiitl rolachu ϕ r : + + r r r λ λ ϕ & a oto ( ) r r ϕ. ϕ r doahuj u tacioárích 4-dobých M v rozzí tlačí v dychadl 4, vlikoti: 5 0,, ax r ϕ, u vozidlových otorů j hodota ϕ r..8. ortické základy rgulac řlňováí Sojí těchto čtyř rovic ( rovic a M) vziká řšitlá outava, ktrou lz výhodou ro ázorot zobrazit graficky dl obr. 46. Uožňuj řhldě taovit ožoti rgulac clého ytéu řlňovaého otoru. Obr.46. Grafické zázorěí olurác otoru S & & λ M x (3) (4)

47 Poz: x ( ψ S ) rd 3 v odtatě vyjadřuj výkoovou rovováhu. Z tohoto diagrau j kuř. zřjé, ž ři oklu otáčk M a ři kotatí hodotě x í ožé doáhout tjé hodoty bz árůtu tloty, vyvolaé okl řbytku vzduchu λ. Přito u vozidlových otorů ožaduj árůt okl otáčk, což vd zravidla k dalšíu ozí řbytku vzduchu, růtu tlého aáháí a kouřivoti otoru. Poocí diagrau a obr. 46 lz dotrovat oho základích ytéů rgulac řlňováí. Podívj a roztříděí jjich ůobí a aratr x křivk výkoové rovováhy v idalizovaé říadě. Pro ozí árůtu a oklu λ ři daé a ížých otáčkách M j třba doáhout árůtu aratru x těito zůoby: ) yužití řirozých charaktritik ytéu řlňováí: a) árůt i a i (ři oklu a kot), b) u iulího rovozu árůt β, γ a okl α (ozý rozah oužití). ) Rgulací růřzu turbiy ψ S rd (t.j. zší hodoty): a) atáčí loatk v rozváděcí kříi turbiy (racé), b) zěou šířky vtuího růřzu do oběžého kola, c) rgulačí klaka za vtuí dýzou v rozváděcí kříi turbiy, d) zěou očtu turbi a dychadl (dvoutuňové řlňováí). & 3) Zěou oěru ři P j, řičž růřz turbiy j dizová ro rži M tax : & a) odouštěí výfukových lyů (ztrátové), b) odouštěí vzduchu za dychadl (ztrátové), c) odouštěí výfukových lyů ř turbiu čiého výkou (torticky bzztrátové), d) škrcí licího vzduchu (v áí, výtlaku). & 4) Obtok čáti licího vzduchu kol ítové čáti otoru : tj. též zěa oěru : & a) zvětšé řkrytí vtilů (kotrukčě kolikovaé), b) obtok c. zařízí říadý ohřv vzduchu v výěíku (bzztrátové, al ěkdy kolikovaé), c) obtok dodatčý řívod rgi v al. kooř yté HYPERBAR (ilě ztrátové, ložité, z hldika rgulac vli ružý yté). 5) Přívod dodatčé chaické rgi : a) a hřídli dychadla ř ojku (ložité, ztrátové), b) ř další ériové bo arall. řazé dychadlo, c) oocí rzoačího ytéu kobiovaé řlňováí ( čátěčě ztrátové). 6) Rgulac charaktritiky hltoti otoru roělivý čaováí: kolikovaé, al účié.

48 U vozidlových otorů xitují v odtatě dvě základí variaty řiřazí k otoru: ) ro j k doaží axiálího výkou, ) ro oblat axiálího točivého otu a ižší otáčky. ad.) toto říadě, jak vylývá z řdchozího řhldu, vzikají robléy dotatk vzduchu v ízkých rovozích otáčkách, rot tlota výfuk. lyů do té íry, ž j uté ížit dodávku aliva a tí ozit i výko otoru. Rgulačí oatří viz., - 6). ad.) toto říadě dochází k vlkéu árůtu licího tlaku v oblati P j, z toho raí árůt axiálích al. tlaků ax, rot aáháí dílů atd. K rgulačí oatří atří škrcí v áí či výtlaku dychadla, řouštěí výf. lyů, odouštěí licího vzduchu, zěa čaováí zjéa SZ: a) jště řd Ú Millrův zůob (xaz ochlazováí vzduchu íží tlaku v válci otoru a očátku kor) b) ozdě za Ú Atkioův zůob (ři ohybu ítu z Ú do HÚ dochází k vytlačováí čáti vzduchu zět do licího otrubí a klá ε kut ižší korí a alovací tlak). Použitlot jdotlivého zůobu rgulac závií a říutých ztrátách, kotrukčí ložitoti aod. Podívj blíž a ěktré zůoby zaěřé a zlší rovozích aratrů v ízkých otáčkách..9. voutuňové řlňováí Schaticky j takové uořádáí zichlazí licího vzduchu za každý tuě atré z obr. 47. N N N N, N MCH, MCH S, S b, b F N M N N N N N N N, Obr.47. Schéa uořádáí otoru dvoutuňový řlňováí

49 Abycho v axiálí íř využili rgii dodaou do racovího oběhu řlňovaého otoru, tj. doáhli co jvyšší účioti oběhu, j třba co jlé využít rgii výfukových lyů v turbiě, tuto co jšíi ztrátai řěit a tlačí licího vzduchu v dychadl a ížit otřbý říko. Jak ly z charaktritiky dychadla, klá rotoucí tlačí ři vyšších dychadla i řdvší vliv ztrát tří a těotí a zužuj tak využitlá oblat jho tabilí rác. Rověž účiot turbiy klá rotoucí xazí oěr. o vd u vyokořlňovaých otorů k dvoutuňovéu řlňováí, tj. k rozdělí jak kor v dychadl, tak xaz v turbiě do dvou tuňů. Pro vozidlové otory z výrobích i kotrukčích důvodů zravidla oužití dvou ériově řazých. Al ozor, rozdělí clkového tuě tlačí dl vztahu, ž N í vhodé!! Otiálí rozdělí oěrého tlačí v ízkotlaké N a vyokotlaké dychadl lz za určitého zjdoduší odvodit z odíky iiálí korí rác obr. 48: N N N N S S N MCH MCH, N MCH N MCH N Obr. 48. Porováí kor v - diagrau ) Jdotuňové řlňováí : W c c [J/kg]. Korí rác ro kg álě: ( ) ) voutuňové řlňováí: řdoklad N, c N c c (ři růzých hodotách a c by otuovalo obdobě). W c ( ) + c ( ) N c N + N N N N N N MCH N MCH N

50 dy: N a oto + N N c W Otiálí tuň tlačí vylývá z odíky, ž 0 N N N d dw N N N dy: ( ) N N a ( ) N. Po doazí a úravě: c W. Poěré zlší korí rác: W W χ. Příklad : 4, 65,, K N 93, K 333,. Poto: ,,, N a ,, N ,,, N N a oěré zlší χ 0,954, tj. zlší 8,46 %.

51 Nuto však vzít a vědoí, ž: - do clkové rgické bilac otoru uí ovš zahrout i ráci otřbou a ochlazí vzduchu v zichladiči (vtilátor, áorové chlazí aod.), - uí vyřšit roblé zátavby dvou a zichladičů, - j utá rgulac řchodových ržiů v důldku zoalí áběhu licího tlaku rozběh dvou rotorů atd PŘEPLŇOÁNÍ ZÁŽEHOÝCH MOORŮ Problatika řlňováí zážhových otorů j oěkud odlišá od řlňováí vzětových otorů. Obdobě jako u M j cíl řlňováí ZM: - řdvší zvýší výkou otoru, - zlší hoodároti rovozu, - ižováí obahu škodlivi v výfukových lych. Avšak u ZM j ři zvyšováí výkou, r. třdího fktivího tlaku, ilý ozující čiitl xitc dtoačího alováí. dl vlatí ralizac clého ytéu řlňováí jd tdy i o hldáí ct k oduu hraic dtoačího alováí io rovozí oblat otoru. Proto víc a aději řlňují lyové ZM, boť lyá aliva ají vyšší atidtoačí odolot díky vyššíu OČ (kuř. NG cca 0) a racují hoodárě i ři vyšších hodotách oučiitl řbytku vzduchu λ, tj. ři rovozu a chudou až vli chudou alivovou ě, což ao o obě výrazě ovlivňuj (řízivě) dtoačí odolot ěi. Na druhé traě okl λ ři M t kot. arůtá tlota výfukových lyů a tdy i dl a vtilů, což ůž být v vé důldku liitující čiitl tuě řlňováí (řivdí tjé tlé rgi do šího ožtví ěi). Prici vziku dtoačího alováí a vlivy, ktré jho vzik či útlu zůobují jou záé. Přto i řioň, ž jou to zjéa:. atidtoačí vlatoti (OČ) vlatího aliva a loží ěi λ,. tlak a tlota ěi a koci kor (, ) daé : - vlikotí ε, - írou řlňováí,, - vlikotí řdtihu zážhu α z, - úroví chlazí aod., 3. áchylotí či odolotí alovacího rotoru k dtoačíu alováí. Přlňovaé zážhové otory ůž v záadě rozdělit a: - bziové tchiotrická alivová ě, tj. λ, - lyové - rovoz a tchiotrickou alivovou ě λ, - rovoz a chudou ě λ >. 3.. Bziové otory Bziové otory ohou racovat hoodárě j v vli úzké rozzí bohatoti ěi v blízkoti λ, a roto jou ožoti ro řlňováí a doaží vyšších výkoových aratrů ozé, avíc i ohld a doaží ízkých iích aratrů v řílušých iích ttch. Čili i řlňovaý otor, á-li lit všchy ožadavky, uí být vybav řízý yté tříložkový (tříctý) katalytický kovrtor katalyzátor řízou λ - odou: ohld a doaží ízkých ií uí racovat v oblati