Stránka 1 z 1

Rozdílný kompresní poměr mezi řadami válců u DB 603/605

PříspěvekNapsal: 6/1/2017, 12:03
od Dora Neun
Zamýšleli jste se nad tím, proč má linie motorů DB 603/605 rozdílnou kompresi levých a pravých řad válců? Já ano a dlouho jsem nikde nedostal uvěřitelnou odpověď, a protože sám výrobce mlčí... už asi 72 let, člověk se holt musí prokousat hromadou mýtů a domněnek. Ale to by bylo, aby se k pravému důvodu se zapojením logiky nedostal! Problém je ten, že o druhoválečných německých motorech se toho dnes ví tak málo, což je ovšem jeden z důvodů, proč mě začaly zajímat.

Jako nejpravděpodobnější se zdají tři teorie. První představuje přesazení ojničního čepu. Přesazení čepu by při zachování všech rozměrů v motoru jako bez přesaní vedlo k tomu, že píst by na jedné straně byl HÚ o něco výše (u německých motorů níže), což by vedlo k vyšší kompresi na jedné straně. Tato teorie má ovšem dvě zásadní trhliny:
1) Větší zdvih se dá velmi snadno kompezovat úpravou spalovací komory nebo dna pístu
2) Motory řady 600 neměly dle mě dostupných informací přesazená ojniční ložiska

Druhá teorie se soustředí na přeplňování. Kompresor byl u těchto motorů uložen na levé straně, takže je zdánlivě logické, že by větší "nápor" z něj šel právě do levé řady válců a aby nedocházelo k překročení plnícího tlaku v této řadě válců, byl u ní snížen kompresní poměr. Této teorii se ostatně věnuje v dostupné literatuře asi nejvíc autorů a dokonce respektované kapacity v oblasti historie německých motorů, ovšem dlužno podotknout, že není o moc víc stravitelná než ta předchozí. Proč? Protože i když byl kompresor u motorů DB umístěný vlevo, sací potrubí motoru přicházelo k tělesům sání plynulým zakřivením, takže nebylo možné, ani s přehnaným přihlédnutí k dynamice stlačeného plynu, aby do tělesa na jedné straně přicházel větší tlak než do druhého. Zkrátka, motor DB byl k nerovnoměrnému rozdělení tlaků mezi tělesy sání asi stejně náchylný jako Merlin s centrálně uloženým kompresorem.

Třetí teorie praví že pes je zakopán v mazacím systému motoru. Tady je třeba si uvědomit základní specifikum konstrukce těchto německých motorů. Ano, první čeho si na nich všimneme, a co je odlišuje od spojeneckých, je fakt že jsou invertní. Prostě sání je dole a klikovka nahoře. Vypadá to hezky a možná se to dobře plní, ale jinak si tímto řešením němečtí konstruktéři připravili mnoho problémů. Němci už holt takoví jsou, nebo spíš byli. U normálního motoru totiž olej po průchodu motorem stéká do olejové vany, dobře u suchých skříní spíš do jímky, odkud je odsáván přes filtr zpět do olejové nádrže, odkud je distribuován zpátky do motoru. U takového motoru nemá olej mnoho problémů volně stéct motorem až dolů, gravitace ho tam dopraví, jenže jak to vypadá u invertního motoru? Tam, kde byla dřív olejová vana je najednou horní víko motoru a olej stéká k hlavě motoru, kde jako jímka pro jeho odsávání slouží kryty vačkových hřídelů. To by asi bylo to nejmenší, mnohem horší je fakt, že jako překážka oleji stékajícímu dolu stojí v cestě válce a samotná dna pístů, které slouží jako sběrné nádoby, kde se hromadí. Sice je to zase na jednu stranu fajn, protože válec se dobře maže a dno pístu chladí, ale zároveň to také vysvětluje tradičně ohromný apetýt německých motorů po oleji, který se navíc výrazně měnil s (tepelným) zatížením motoru. Olej se přes píst a pístní kroužky dostává do spalovacího prostoru v řádech větších než obvyklých u klasických konstrukcí a vesele se mísí s pracovní směsí. Směs oleje, vzduchu a benzínu má nižší antidetonační vlastnosti než jen vzduchu a benzínu a ejhle, začíná to být zajímavé!

A teď si představte, že do toho se nad válci otáčí klikový hřídel, ze kterého ten olej jako mastná mlha a stříkance cáká a víří ve směru otáčení klikovky. Olej z toho pochopitelně stříká o to víc od doby, kdy se přešlo na valivá ojniční ložiska. Výsledkem to kroužení, víření a klokotání je, že olej se přednostně hrne na stranu ve směru otáčení klikového hřídele a tam se ho pochopitelně více dostává do válců. A je to právě tato řada, která má snížený kompresní poměr, aby v ní nedocházelo k detonačnímu hoření.

Tato třetí teorie mi připadá jako nejvíc pravděpodobná, jakkoliv je řešení této konkrétní konstrukční slabiny motorů tohoto typu neotřelé, nebál bych se použít slova skoro zoufalé, a v kombinaci s použitým precizním a velmi přesným a obdivovaným vysokotlakým vstřikování paliva, jehož výhoda je takovým způsobem vlastně znehodnocována působí až komicky. Pokud totiž vezmeme v úvahu, že šest ze dvanácti válců chronicky trpělo neodstranitelnou kontaminací oleje, šla pochopitelně veškerá snaha o přesné dávkování paliva k čertu. Připočtěme si k tomu těmto motorům vlastní špatné prohoření směsi vlivem nevhodně umístěné svíčky (u výfukových ventilů) a ano správně, řada z vás na hlas vysloví politicky nekorektní dotaz: Proč ku.va němečtí inženýři tak lpěli na svých invertních motorech? Dobrá otázka je venku a odpověď není daleko, i když jí nemám potvrzenou z více zdrojů. Samotní inženýři na invertních motorech ani tak netrvali, bylo to spíš RLM. Tedy zákazník.

Připusťme, že jsme se dobrali nejpravděpodobnějšího scénáře, ale v stejně se naskýtají doplňující otázky:
1) Proč nemají předchůdci řady DB603/605 diferenciovaný kompresní poměr, tedy například řady DB600/601?
2) Proč nemají tuto diferenciaci motory Jumo ze stejné doby?

Nejpravděpodobnější odpovědí naotázku č. 1 je, že problémy s kontaminací paliva se u motorů řady 600/601 vyskytly, ale první příležitost k jejich řešení se konstruktérům naskytla až u řady 603/605, ovšem i tak bylo předvedené řešení spíš léčbou symptomů než skutečné řešení. Byla to spíš nouzová záplata v době, kdy bylo potřeba přejít na velké výkony, vysoký plnící tlak a udržet motory ve výrobě.

Otázka č. 2 se zdá se také snad dá poměrně uspokojivě vysvětlit. Motory Jumo, jako například 213 měly jinou mazací soustavu. Motory DB měly klasickou olejovou soustavu, kde byl olej z hlavního přívodu větven do každého hlavního ložiska, odkud byl soustavou kanálků a drážek v ložiskových pánvích tlačen do klikového hřídele, odtud do ojničních ložisek.

Naproti tomu Junkersovy motory byly možná z důvodu očekávání problémů se spalováním oleje vybaveny již od řady Jumo 211 sofistikovanější olejovou soustavou. Olej vstupoval do motoru jediným vstupem v čele klikového hřídele, odkud byl distribuován po jeho celé délce, odkud byl odstředivými silami odnášen k hlavním a ojničním ložiskům. Tento systém je jednozanačně lepší z hlediska stálosti dodávky oleje k ojničním ložiskům, protože u klasického systému použitém u motorů DB dochází při zvětšení provozní vůle v hlavních ložiscích k úniku oleje ven a nejsou pak dostatečným tlakem mazána ložiska ojniční. To způsobí i jejich větší opotřebení a sama začnou propouštět olej o to víc.

Doufám že článek nepřináší příliš mnoho nepřesností. Každopádně se jedná o zajímavý fenomén, o kterém debaty trvají, takže je možné že časem já nebo někdo jiný přinese další podrobnosti, které momentálně neznám, takže předesílám, že nebudu schopen odpovědět příliš dotazů.

Re: Rozdílný kompresní poměr mezi řadami válců u DB 603/605

PříspěvekNapsal: 7/1/2017, 12:05
od palo satko
Motory na vždy zaujimali a tato asymetria ma prekvapuje. našiel som vycuc z članku v americkeho magazinu "Torque Meter", kde sa tiež uvadza pravdepodobne ako dovod zabranenie detonačnemu spalovaniu ako dôsledok kontaminacie zmesy olejom. od http://www.pprune.org/aviation-history- ... atios.html

Re: Rozdílný kompresní poměr mezi řadami válců u DB 603/605

PříspěvekNapsal: 7/1/2017, 12:08
od Dora Neun
No, to je taky jeden z mých hlavních zdrojů :D Jak už jsem předesílal, já si to nevymyslel, motorář nejsem, abych to dokázal.

Re: Rozdílný kompresní poměr mezi řadami válců u DB 603/605

PříspěvekNapsal: 8/1/2017, 08:41
od Skeptik
Rovněž nejsem motorář :) , ale detonační spalování závisí na:
1) vrtání a tvaru spalovacího prostoru - ten byl předpokládám stejný
2) předstihu zážehu - opět předpokládám stejný
3) otáčkách - ty jsou určitě stejné
4) těsnosti pístních kroužků a ventilů - rovněž předpokládám stejné
5) tlak, teplota a vlhkost vzduchu ... je možné, že by plnicí tlak na jedné straně byl jiný než na druhé
6) bohatost směsi - ta by asi měla být stejná
7) zakarbonování spalovacího prostoru - je možné, že na jedné straně docházelo k horšímu spalování
8) oktanové číslo paliva - čistě teoreticky je možné, že při přípravě směsi pro jednu stranu dochází k její kontaminaci a tím i snížení oktanového čísla, ale ...
9) teplota - je možné, že chlazení nepracovalo rovnoměrně a tak jedna strana válců permanentně fungovala při větší teplotě?

No, mě osobně připadá nejpravděpodobnější ta teorie s jiným plnicím tlakem, případně to chlazení ...

Re: Rozdílný kompresní poměr mezi řadami válců u DB 603/605

PříspěvekNapsal: 8/1/2017, 09:17
od Dora Neun
Nedovedu si představit mechanismus, jakým by k tomu mohlo docházet a myslím že v tom případě bys německé konstruktéry hodně podceňoval.
Kompresor od pístového motoru není kompresor proudového motoru, hmotnostní tok vzduchu je poměrněrně malý, asi tak 4 kg/s, a představa, že by si při plynulém tvarování přívodní trubky a takovém hmotnostním toku vzduch nějak "pamatoval", kam směřoval před zatáčkou...? :D
No a kdyby to bylo chlazení, myslím že by konstruktéra, který by za to byl zodpovědný postavili ke zdi.

Re: Rozdílný kompresní poměr mezi řadami válců u DB 603/605

PříspěvekNapsal: 8/1/2017, 10:01
od palo satko
je to problem so zmesou a benzinom. počas celych dejin motora sa riešil problem medzi detonačnym spalovanim a kompresnym pomerom. Je jasne že kompresny pomer ma zmysel zvyšovat, lenže hrozi privelike zohratie zmesy a jej zapalenie skor, než zmes zapali svečka. preto sa začalo použivat palivo s vyššim oktanovym čislom. ak si však piest "pricucol" mazaci olej ktoreho bol prebytok na stenach valcov, tak zmenil (znižil) oktanove čislo zmesy teraz už zloženej zo vzduch + benzin + olej. riešit to kompresnym pomerom bola asi rozumnejšia cesta, ked vyrobca bol limitovany vtedajšou kvalitou materialu piestnych kružkov a samotnych valcov.

Re: Rozdílný kompresní poměr mezi řadami válců u DB 603/605

PříspěvekNapsal: 8/1/2017, 10:34
od Malej Achil
Na druhou stranu kolik toho oleje popsaným způsobem do válce pronikne?
Protože aby to ovlivňovalo oktanové číslo směsi natolik, že by kvůli tomu museli snížit kompresní poměr, tak by se muselo jednat minimálně o jednotky procent oleje ve směsi. Jinými slovy pokud by spotřeba benzínu byla třeba 200 litrů za hodinu, spotřeba oleje by musela být alespoň řekněme 5 - 10 litrů za hodinu abysme mohli o této variantě vůbec uvažovat. Nevím kolik DB 603 žral oleje takže otázka - skutečně to bylo tolik?
Další věcí, kterou jsem zatím nikde nenašel je oktanové číslo oleje. Neví někdo z vás, kolik by to tak mohlo být? Je opravdu výrazně nižší, než třeba oktanové číslo benzínu C3?
Já osobně o tom pochybuji, protože olej se zapaluje výrazně hůře, než benzín a pomaleji hoří - tudíž já bych čekal, že bude mít naopak vyšší oktanové číslo, než benzín. Ale je to pouze moje domněnka - myslet znamená houby vědět.
Ze Skeptikova obsáhlého výčtu možností se mi nejvíce líbí ta možnost 7) - zakarbonování spalovacího prostoru. Protože to je přesně to, co tam ten olej udělá i v nepatrném množství. I při servisních intervalech někde kolem 100 letových hodin mi přijde uvěřitelné, že zanesení spalovacího prostoru mohlo být natolik významné.

Ovšem rád se nechám dovzdělat a třeba i přesvědčit pomocí OČ oleje a jeho reálné spotřeby v DB 603... :wink:

Re: Rozdílný kompresní poměr mezi řadami válců u DB 603/605

PříspěvekNapsal: 8/1/2017, 11:24
od palo satko
prikladam obrazok stranky z knihy, kde je vyjadrenie ludi od DB prečo to tak bolo. vyjadrili sa pre ludi z Rolls Royce a ako dovod uvadzaju olej prenikajuci do valcov.

Obrázek

Re: Rozdílný kompresní poměr mezi řadami válců u DB 603/605

PříspěvekNapsal: 9/1/2017, 16:16
od Alchymista
Malej Achil - Hodinová spotreba DB-603 vychádza podľa wiki (maximálny výkon 1111kW, špecifická spotreba 0,288kg/kW.h) okolo 320l/h

Niekde som kedysi čítal, že prídavok 1% "motorového" oleja v palivovej zmesy môže zmeniť oktanové číslo palivovej zmesy až v rozsahu +/-10 jednotiek, teda olej môže oktanové číslo znížiť, ale i zvýšiť - zrejme v závislosti na chemickom zložení oleja i presnejšom chemickom zložení benzínov. V článku šlo hlavne o vplyv oleja na antidetonačné prísady - písalo sa tam niečo o inhibičnom účinku niektorých zložiek oleja (mastných kyselín?) na tetraetylolovo. Podrobnosti si ale už nepamätám.
--------------------------

Ak nemecký konštruktéri pristúpili na takéto riešenie, tak ten problém musel byť skutočne veľký...

Aké množstvo oleja vlastne "tieklo" v motore po tej vnútornej stene? (a mohlo sa tak dostávať na steny valcov?)
Problém môže byť aj v tom, ako sú konštruované krúžky na piestoch - sú riešené tak, že tesnia predovšetkým zo strany spalovacieho priestoru vo valci a ich schopnosť stierať nadmerný olejový film je dosť limitovaná, takže ak bolo množtvo oleja príliš veľké, nedokázali ho zotrieť "dostatočne" a na stene valca zostávala nadmerná vrstva.

Re: Rozdílný kompresní poměr mezi řadami válců u DB 603/605

PříspěvekNapsal: 9/1/2017, 19:03
od Dora Neun
DB 603D měl normovanou spotřebu oleje 14l/h a předpokládám že se postupně zvyšovala. Navíc válec je honovaný, nikoliv leštěný právě s ohledem na to, že se na něm musí udržet dostatečné množství oleje k mazání kroužků a pístu, z toho důvodu je průnik oleje do spalovacího prostoru u invertního motoru prakticky nevyhnutelný. Poslední kroužek by snad šel konstruovat s ohledem na lepší stírání oleje, ale narážíme tu na tyto problémy:
1) Na dno pístů dopadá v příslušných řadách rozdílné množství oleje
2) Je třeba počítat s provozním opotřebením i s tím, že u nového motoru z ojnčních ložisek chčije oleje méně, takže nový motor by se taky mohl zadřít
Tedy asi opravdu neměli na vybranou a nakonec se to i celkem povedlo. DB 603 byl u pilotů celkem oblíbený motor. Snadno se ovládal, byl výkonný a byl poměrně spolehlivý. Nejčastější závady byly způsobeny somotnými piloty, kteří v bojovém zápalu ždímali na plný výkon s MW50 déle než je povoleno. Výsledkem byly nejčastěji propálené písty a zničená hlavní a ojniční ložiska se kterými se tyto motory vracely do opravy. Ale to nebyl takový problém, motorů byl až do konce bojů dostatek a vyměnit se dal během dvaceti minut...

Re: Rozdílný kompresní poměr mezi řadami válců u DB 603/605

PříspěvekNapsal: 9/1/2017, 20:27
od knezdub
Jen několik drobností ke konstrukci motorů: Invertní motory byly a jsou v letectví používané hlavně pro svoji konstrukci: Vrtule umístněná přímo na konec klikové hřídele se dostane u letadla stojícího na zemi, dostatečně vysoko na to, aby o zemi zavadila a motor přitom není vystrčený z čelního profilu trupu (případně nenarušuje tolik čelní profil křídla u vícemotorových strojů), což má velmi příznivý vliv na aerodynamiku. Časem bylo potřeba přidat reduktor k pohonu vrtule a i zde byla výhoda vysoko položené osy klikového hřídele při použití souosých reduktorů.
Olej ve většině leteckých motorů byl shromažďován z motoru (za pomoci několika odsávacích čerpadel) v nádrži umístněné mimo motor, často i poměrně daleko od motoru a někdy i společné pro víc motorů. Pokud se podíváte na řezy a průhledové kresby motoru DB 60x vidíte, že ve válci motru jsou okénka, umožňující "vylévání" oleje ze dna pístů a kromě tří klasických pístních kroužků ještě čtvrtý, na druhém konci pístu, který měl za úkol zabraňovat přílišnému hromadění oleje na stěnách válců. Honování stěn válců má za úkol udržet na jeho stěnách jen potřebné množství, zbytek setřou stírací kroužky, aby spalováním oleje na stěnách válců nedocházelo k nadměrné spotřebě.
O tom, že by se olej přednostně shromažďoval jen v jedné řadě válců bych pochyboval, motor je symetrický a olej z rotující kliky a ojnic uniká vcelku rovnoměrně, bez ohledu na opotřebení. Motory byly udržované vždy ve 100% stavu, letci ve vlastním zájmu s pochybným motorem neletěli, případně se vraceli i před dosažením cíle.

Re: Rozdílný kompresní poměr mezi řadami válců u DB 603/605

PříspěvekNapsal: 10/1/2017, 08:48
od palo satko
Vplyv oleja na zmes benzin + vzduch je jasny u klasickeho dvojtaktu. V priebehu rokov sa znižoval pomer oleja naliateho do benzinu z 1:20 až na 1:50. Bola to dane vyšši oktanovym čislom samotneho benzínu, novymi kvalitnejšími olejmi a aj lepšou konštrukciou piestovej skupiny. Predaval som pretekarske oleje Elf a pri dvojtaktnych motoroch motocyklov a motokar, tak či tak pretekari použivali celkom neprogresívny pomer 1:25, hoci olej umožnoval aj vyšši pomer. Lenže pri otačkach okolo 20 000 ot/min hrozilo zadretie motora a u motocykla aj dost bolestivy pad. takže radšej si "zakarbonovali" motor. nakoniec po preteku sa motor rozobral a čistil tak či tak. Tento vyšši pomer oleja sa snažili vyrovnat ziskanim vysokooktanovych benzínov. Zopar sudkov som im predal, ale kedže tato alchymia predražovala šport a bola celkom nefer, tak existovali bud predpisy limitujuce benzin a jeho kontrola, alebo benzin dodaval usporiadatel preteku (väčšinou klasicku 95-ku)