Dnes je 16. prosince 2018

7:55 16:00

Vyrábíme letecký motor: 8. Popis zapojení chladící soustavy

16. 2. 2015 10 příspěvků Tento článek je součástí seriálu Vyrábíme letecký motor

V tomto díle si povíme o specifikách chlazení motoru 1,2 TSI a zapojení chladicí soustavy. Pokud se pročtete přes první technickou třetinu článku, objevíte zajímavý bonus v podobě pár tajemství mé kuchyně…

Motor 1,2 TSI (kód motoru CBZB a CBZA) tak jak je v osobním autě požaduje dva chladící okruhy s dvěma chladiči, jedním hlavním a druhým přídavným. Schéma obou okruhů je níže. Vybarvený je druhý okruh (ten méně nám známý) chlazení přehřátého stlačeného vzduchu od turba a chlazení turbodmychadla samotného. 

První okruh chladí blok motoru přes kruhovou zasouvatelnou clonu v mechanickém odstředivém čerpadle poháněným řemenem blok motoru. Teplota v bloku motoru je definovaná termostatem nastaveným na vyšší teplotu otevření cca 87 °C. Současně je chladicí kapalina vedena do hlavy válců, kde je teplota hlavy korigována druhým termostatem na výstupu z motorové hlavy, který otevírá o něco dříve na 80 °C, tím je dosaženo nižší teploty kapaliny, respektive lepšího odvádění tepla z výrazně více namáhané části motoru. To pomáhá eliminovat detonační spalování a užití středně oktanového paliva BA 95. Poté chladicí kapalina pokračuje do chladiče. Jinou cestou přímo v bloku motoru je vedena chladnější kapalina k vodnímu/olejovému výměníku tepla – chladiči oleje. Z něj zvláštním vývodem teče kapalina venkovní hadicí a opět pokračuje k vstupu do chladiče.

Druhý (pro nás zajímavější) chladící okruh je na výstupu chladné chladicí kapaliny z chladiče opatřen elektrickým výkonným čerpadlem dochlazování ovládaným ECU/ŘJ, je rozvětven a chladí „Intercooler“ – přesněji protéká vodním chladičem, který je instalován do vzduchového přetlakového vedení a chladí stlačený a ohřátý vzduch z turba vedoucí do spalovacích prostorů. Další větev pokračuje k vodnímu chlazení samotného turbodmychadla. Oba vývody zahřátého chladícího média pokračují do vstupu příslušného chladiče.


Zabudovaný vodní chladič vzduchu v sací větvi vzduchu u motoru CBZA, CBZB

V osobním automobilu je předpoklad, že budou využívány různé režimy jízdy, od volnoběhu přes pojíždění v kolonách, městský provoz po dálkovou nebo dálniční jízdu. Každý režim vyžaduje své, i proto je tento systém tak složitý. Často musí být pro dochlazení použit ventilátor.

Díky tomu, že my, motoroví piloti, zpravidla před motorem pořádný ventilátor máme (když se netočí, tak se mnohdy hodně zapotíme…) dovolil jsem si celý chladicí systém poněkud zjednodušit a snížit jeho váhu: na výstupu z motorové hlavy a bloku motoru jsem sjednotil vývody svařencem z nerezových plechů jako jeden vývod, do něj bude vložen termostat z hlavy motoru, mezi tento vývod a chladič jsem vložil „T“ koleno pro přívod ohřáté kapaliny od druhého okruhu a odvodu z olejového chladiče.


Svařenec vývodu chladicího média z prvního okruhu + vývod druhého okruhu, vše pokračuje do chladiče, ohřátá kapalina pokračuje na horní stranu chladiče

Použil jsem jeden dostatečně velký, dostupný a levný chladič (700 Kč) z Favorita, který jsem umístil na pravém boku motoru podélně s motorem. Na vrchní a spodní stranu chladiče, kde je ocelová lišta zalisovaná do hliníkových žeber, jsem přivařil příchyty z 2mm plechu a celý chladič je připevněn k bloku motoru a hlavě motoru.

Na krytu motoru bude z boku tvarovaný vstupní otvor vzduchu typu podzvukového proudového letounu, zajišťující dostatečnou distribuci vzduchu. Na spodní straně téhož motorového krytu bude výstupní NACA difuzor o velikosti 2/3 velikosti vstupního otvoru. Proud vzduchu přes chladič tedy bude nucený, jednou urychleným proudem vzduchu od vrtule a podruhé podtlakem způsobeným NACA výstupním otvorem.

Původně jsem chladící okruh navrhoval pro klasickou chladicí kapalinu na bázi glykolu a vody pro výkon 105 koní až k hranici, jak nabízejí různí úpravci v CZ do 120 Hp.

Zástavba motoru 1,2 TSI je překvapivě kompaktní a nenáročná na prostor, celý motor s kompletním příslušenstvím se vejde pod původní překryt motoru Yetti J-03 – všude okolo je spousta místa, zejména vpředu, kde bude muset být užita podložka pod vrtuli minimálně 120 mm vysoká.

Sladkou novou zprávou je, že 1,2 TSI lze upravit a naladit na úctyhodných 145 HP / 210 Nm. Ovšem vždy je něco za něco... Motor bude mimo jiné teplotně velmi namáhán, proto z tohoto hlediska přistoupíme k následujícím krokům:

1. Použijeme některou z bezvodých chladících směsí

Zvolíme-li chladicí bezvodou kapalinu Evans, dosáhneme možnosti zmenšit a zlehčit celý chladicí systém (5 litrů této kapaliny vyjde na cca 2 400 Kč). Zato vydrží celou životnost motoru, bezvodá kapalina netlakuje tak jako kapalina na vodní bázi – tedy nehrozí uvolnění těsnění a prasknutí hadice. Dobré je i to, že při vysokém výkonu motoru a vysoké teplotě bezvodá kapalina eliminuje fouknutí těsnění pod vodou. Kapalina odolává teplotám od -40 do +180 °C.

Největší výhodou bezvodé chladicí kapaliny je nemožnost vzniku parních bublin někde v hlavě motoru, tím se předejde přehřátí jakékoliv ohrožené části. Tím bude snížená možnost detonačního spalování. Před použitím bezvodé kapaliny je nutno vypustit a vyfoukat všechnu vodu z motoru a chladičů, nebo je potřeba systém vypláchnout tomu určeným přípravkem.

Z podstaty výše uvedeného se můžeme dostat k minimalizaci chladicího systému a tím dosáhnout podstatné úspory v hmotnosti! Můžeme použít dva chladiče, popřípadě nám to umožní jeho jiné lepší umístění. Ze zástavbových důvodů a důvodů lepšího dochlazování vstupního vzduchu do motoru může být výhodné velký chladič rozdělit na dva. Jeden menší chladič druhého okruhu umístíme před reduktor. Druhý větší chladič prvního okruhu umístíme pod motor nad NACA výstupní otvor v krytu motoru. Menší chladič prvního ohruhu z Fiata bude možno umístit i ze strany motoru na druhé straně, než je výfuk.

Na chlazení kapaliny od první větve se může použít chladič z Fiata Cinquecento 91-300108-1500, který je o cca 1/3 menší než ten z Favorita. Cena tohoto chladiče je cca 800 Kč. Na druhou větev je možné použít chladič z čtyřkolek či motocyklu, např. Baschan 200 (do cca 1 200 Kč), nebo podobné. Oba chladiče jsou z hliníkových slitin, velmi lehké a lze je pořídit levně.

2. Optimalizace proudění v motorovém krytu

Toto téma je velmi složité a komplikované, zvládnutí vyžaduje nejen teoretické znalosti, ale hlavně praktické zkušenosti. Vhodná volba umístění a tvaru krytu, vzdálenosti od motoru a vnitřní tvar spolu s umožněním protékání velkého objemu vzduchu povede takřka k zázrakům. Používejte vždy NACA výstupní otvor. Pokud je to možné, používejte ho i na vstupu. Umožňuje radikálně zvýšit průtok čerstvého vzduchu pod kapotou.

(NACA exit, slot, výstup má komplikovaný tvar – pojednání o tom by bylo nad rozsah článku, tvar je velmi důležitý nejen v 2D ale i 3D rozměru, tvar se liší dle rychlostí letu a dalších podmínek – informace najdete na internetu). Obecné pravidlo zní: rozměr díry na vstupu by měl být 1/3 díry na výstupu.

 

3. Probíráme-li chlazení, nelze nezmínit vnitřní tření v motoru od pohybujících se částí

Co s tím? Od doby, kdy jsem nutil různé motory Š 136 k létání, jsem si všiml, že právě jedna přísada do oleje mi umožnila zvýšit otáčky v nejvyšším výkonovém spektru ještě o cca 300 otáček za minutu. Zvýšila tedy výkon a současně snížila provozní teplotu motoru. A nebyl jsem to pouze já, kdo došel nezávisle ke stejným výsledkům!

Tenkrát mi pomohla přísada do automobilových motorů od Bishop‘s Orininal. Bishop prodává i leteckou certifikovanou přísadu Formula 102 (cca 1 650 Kč ) – byly s ní udělány testy FAA a byla schválena pro použití ve všeobecném letectví. Stačí namíchat v poměru 1 : 10 až 1 : 13 k motorovému oleji a znovu aplikovat po cca 300 letových hodinách. Tedy každou třetí výměnu oleje. Zajímavostí je, že byly provedeny testy, kdy motor ošetřený touto přísadou po proražení olejové vany a úniku olejové náplně byl schopen ještě dojet s posádkou do bezpečí bez zadření motoru. Po opravě vany a dolití oleje byl plně provozuschopný.

Takovou zkušenost mám i já se svou Škodou Octavia 1,9 TD, vanu jsem prorazil celkem čtyřikrát. Dnes mám již najeto 434 000 km. Na motor nikdo nikdy kromě výměn van nešáhl. S „oktávkou“ jsem tahal i 3,5tunový dvouosý brzděný přívěs s ložnou plochou 14,5 m2, plný balíků slámy…

Ve zkratce připojím jeden příběh související s aditivem B. O., který se opravdu stal. U Cessny 210 Turbocharged při letu ze San Diega došlo k prasknutí olejové přípojky k turbu. Posádka viděla pokles tlaku oleje až do jeho nulové hodnoty. Vše ve výšce 11 500 stop a 21 minut od San Diega. K letišti zbývalo 18 min letu, když byl budík tlaku oleje na nule. Protože teploty motoru se nijak výrazně nezvýšily, posádka předpokládala vadnou funkci budíku či čidla tlaku oleje. Let byl v pořádku dokončen. Mechanici z letiště po přistání zjistili, že v motoru není žádný olej. Motor byl poslán do odborného servisu, na dyno test, a byl vrácen s tím, že motor nejeví větší než provozní opotřebení…

B. O. používám ve všech svých letadlech už dlouhá léta, do motorů s prokluzovou spojkou Rotax 912 S a Rotax 912 ULS, dávám poloviční dávku do každé druhé výměny oleje. Svým letadlům dávám ve výcviku pořádně zabrat, až se ostatní diví. Já vím, proč to tak dělat mohu…

4. Vynechávání zapalování třetího válce

K chlazení motoru by patřily i komplikace některých motoristů s motory CBZB a sice vynechávání zapalování třetího válce. Tato závada byla popsána jako vyhřátí zapalovacího kabelu od blízkosti turbodmychadla. Toto vyřešíme převlečením příslušného kabelu tepelnou oranžovou hadicí, která se v originálu používá na ochranu palivových hadic.

5. Kolabující elektrika na ovládání turbodmychadla

Na turbodmychadlu musí být přišroubován ochranný hliníkový plech, chrání i elektrické ovládání turbodmychadla od žáru, které také neúnosně často odcházelo. Protože se do určité doby nevyráběl elektrický motorek turboovládání jako náhradní díl, muselo být vyměněno celé turbo s parohy. Později se do turba montovala dilatační podložka. Kdosi rozšířil i fámu, že kryt turba je tam také k zabránění přehřívání zpětné větve oleje od turbodmychadla, což by  údajně „mohlo“ (ve formě řídkého oleje – nižšího tlaku) působit na hydraulický napínák řetězu rozvodů, který by nenapínal dostatečnou silou… V éteru je mnoho fám. Mnoho z nich souvisí s tím, jak a kdy se s daným problémem vypořádala Škoda.

Jak je to s řetězovým převodem a údajnými chybami na razícím lisu u dodavatele řetězu u 1,2 TSI, už ví asi každý, kdo se o to zajímá.  Není nutné věřit všem pohádkám. Vyhoďte starý řetěz a nainstalujte celou sadu za poslední modifikovanou verzi s veškerým příslušenstvím. Informujte se i, zda na svém motoru máte nebo nemáte modifikované víko rozvodů.

A něco na závěr k zamyšlení: Vězte, že vysoké procento „vědců“ (odborníků) je docela mimo a nedokáží rozumně vysvětlit děje, které (pouze) pozorují okolo sebe. Aplikují zjednodušené teorie s dírami jako „Eastasie“. Špička z nich je schovaná za různými „institucemi“ a jsou tu jen proto, že jim někdo platí, aby nás oblbovali. Týká se to pokročilých technologií úplně stejně jako drobností. Příkladem je, že dle nich dodatečně aditivovat olej nemá smysl. My však nejsme ovce a máme jisté sdílené zkušenosti, že?

Mohlo by vás zajímat


Zkušenosti a doplnění našich čtenářů

chlazeni

16. 2. 2015 v 9:42 robo

kdyz uz teda jde do motoru EVANS, nestalo by za to zvysit pracovni teplotu motoru nad 100 stupnu? Predpokladam ze by se zvysila i ucinnost, jde prece o tepelny stroj ktereho ucinnost je primo dana prave pracovni teplotou. Myslim ze teplotni limit u spalovacich motoru je dany jenom omezenim na var chladici kapaliny. Tim padem by se mohla snizit i plocha chladice a mnozstvi chladici kapaliny. Totez pridat i vetsi chladic oleje kdyz uz teda tunime motor i zazracnymi vodickami a prisadami. Co kdyby to cele pracovalo na teplotach kolem 120 stupnu? Opravte me jestli se pletu.

Odpovědět

čas a přísady

16. 2. 2015 v 12:38 Airborne

Zdravím všechny piloty.Nevím,kolik kdo má v běžném životě volného času tak, aby se mohl zabývat takhle složitou úpravou automobilového motoru na letecký.Když ke všem nákupním nákladům včetně zázračných přísad přidám svůj čas,dostanu se cenově stejně k Rotaxu.A věřit tomu,že někde běžel motor bez oleje je hloupost.Nejde jen o mazání, ale také o přenos tepla z kluzných uložení,takže pokud se tu mluví o oblbování,tak nás spíš oblbují výrobci přísad.Takže ať žije přísadový motor,možná už existuje přísada,že v motoru kromě ní nemusí být vůbec nic,třeba ani klikovka...

Odpovědět

motor

16. 2. 2015 v 14:44 robo

ja si myslim ze je to dle vkusu kazdeho soudruha. Pokus se nekdo bavi vyrobou motoru, proc ne pokud ho to naplnuje. Alespon se deli se zkusenostma a je na kazdem jestli ho chce nebo nechce napodobit. Ja osobne bych taky do toho nesel, moc prace a nejisty vysledek, i motor pochybne povesti. ale rad si to prectu, mozna se neco poucim. Tak to sledujme jak to dopdne a prejme autorovi mnoho sil a chuti.

Odpovědět

motor

16. 2. 2015 v 22:10 radekc

Zajímavé by pro nadšence úprav motorů mohly být nové dieselové motory TDI z koncernu VW, s hliníkovým blokem valců a vstřikováním Common Rail. Měly by být tříválcové 1,2 a čtyřválcové 1,4. Uvidíme jestli se chytnou i ve vzduchu.

Odpovědět

RE: motor

17. 2. 2015 v 11:15 Ondra

Naftaky od VW bohuzel vychazeji dost tezke i pres celohlinikové provedeni-myslím, že mimo jiné z duvodu vyvazovacich hrideli. A stavebně velmi vysoké. To už lépe je na tom motor 1,4 od toyoty. Nesporne je, ze pri soucasne cene JET A-1 a jejich male spotrebe by to bylo hodne zajimave reseni. Na druhou stranu letet k mori sice za par stokorun, ale celou dobu s pocitem, ze vpredu nemam lety a hodinami osvedceny motor..... Jen pro inspiraci prikladam tento odkaz: http://flyeco.net/ Jen ta cena...

Odpovědět

Chladící kapalina Evans

17. 2. 2015 v 18:27 Franta

Nevím v jaké fázi je autor článku s přestavbou, ale moje zkušenosti s chladící kapalinou Evans jsou takové, že nejde bez výhrad použít do všech motorů. Sám nemám tolik odvahy, abych experimentoval s neověřeným typem motoru a létám s Rotax 912S. Kapalinu jsem začal používat před dvěma lety spolu s montáží třícestného termostatu, jsem s ní spokojen, ale: Její tepelná kapacita je proti standardní směsi vody a ethylenglykolu (1:1) zhruba třetinová a je výrazně hustší - hůř teče. Musel jsem proto upravit chladící soustavu - zkrátit spoje na minimum, použít ohýbané hliníkové trubky bez ostrých ohybů a vnitřních hran, aby hydraulický odpor byl minimální a kapalina obíhala dostatečně rychle. I tak oproti použití směsi vody je teplota hlav válců o zhruba 10 stupňů vyšší a pohybuje se při venkovních teplotách 30 C a plném výkonu kolem 115 C. Pravdou je, že se nevaří a za dva roky jsem nemusel dolít ani kapku.

Odpovědět

Evans

17. 2. 2015 v 21:46 Roman

Přidám se k Frantovi. Po koupi letadla jsem spolu s výměnou svíček a filtrů motoru chtěl také vyměnit chladící kapalinu. Lítám celý rok, tak jsem chtěl mít jistotu a nechal jsem si doporučit Evans jako hypersuper nejlepší, nic jinýho tam nelejt. Drahý jak sviň, nicméně nešetři říkám si. První let jsem nastoupal do okruhový výšky, na teploměru 100 st. a ani v horizontu to nešlo dolů. Přistál jsem, všechno zkontroloval, v pořádku. Zkusil jsem to teda znova, stejnej výsledek. Závada byla jednoduchá, ten Evans prostě neteče, takže nechladí. Bez úpravy celý soustavy nejde použít tam, kde má být směs s vodou a šmitec.

Odpovědět

Evans

18. 2. 2015 v 0:55 kang

jsem trošku googlil a Evans není nic jiného než téměř 100% glykol. Podle MSDS přesněji řečeno 66-70% ethylene glykol a zbytek prophylen glykol a asi 1% vody. Více třeba např. zde http://www.norosion.com/evanstest.htm Jinak chladiva na bázi glykolu se v automobilovém průmylu ředí vodou z důvodů, které popsal Franta a Roman. Voda sama o sobě lépe chladí a dělá směs řidší = levnější chladící soustava(menší zátěž pro vodní čerpadlo, menší trubky...). A jen tak mimochodem téměř 100% glykol se prodává i u nás, stojí kolem stovky za litr a jmenuje se Fridex.

Odpovědět

motor

20. 2. 2015 v 8:45 fannyair

Zdravím piloty. Zabývám se motory všeho druhu skoro 40let a učil jsem se u mistra který pracoval za války i po ní na leteckých motorech jako mechanik a ten by to zhodnotil slovy "bordel pod kapotou". Z praktického hlediska by mne zajímalo kolik ta sestava držáků na držák, chladičů, hadic a dalšího ve finále váží, u kterého éra to dostanete do těžiště a který inspektor techniky k tomu dá papíry. Nemám nic proti snaze vyrobit si motor a už vůbec nejsem zastánce Rotaxu, ale ve světě je mnoho konverzí lety prověřených, jen si vybrat a nevymýšlet co už někdo dávno vymyslel :).

Odpovědět

Všem prispěvatelům...

21. 2. 2015 v 10:43 Autor

Vážení přispěvatelé, děkuji za Vaše názory, diskuze nad daným tématem, často přinese dobrý nápad, který se dá realizovat a velmi často nad tím hluboce dumám. Diskuze přináší zkušennost, které se mohu přizpůsobit a často to i udělám. Vaše příspěvky mne celkově obohacují. Pomáhají mi i ty příspěvky typu: "Jsem dlouholetý konstruktér s dvěma vysokými školami, mám XY let praxe v leteckém průmyslu a tento motor prostě ve váze nikdy nebude a lítat to taky nebude" K tomu mohu říci díky i Vám. Jste to právě Vy všichni, kteří mi dáváte informace a podněty a držíte mi palce, ale i ti nevěřící Tomášové, kteří mě pohání k takovým výsledkům, aby motor byl konkurenceschopný ve všech aspektech.

Odpovědět

Přidat komentář