Κάποια μέρα βαριόμουν και έκανα μερικές αριθμητικές πράξεις με το μυαλό μου.
Tις κράτησα γραμμένες, επειδή θεωρώ ότι δίνουν τη σωστή αριθμητική διάσταση, σχετικά με την ταχύτητα των πραγμάτων που συμβαίνουν σε έναν κινητήρα, αλλά και επειδή δείχνουν ότι αν γνωρίζεις μερικά υποτυπώδη μεγέθη για το μοτέρ σου, μπορείς να κατανοήσεις και μερικά άλλα, που πολλοί θεωρούν ψιλά γράμματα "για επιστήμονες".
Πήρα λοιπόν σα βάση τον κινητήρα που είχα τότε στα χέρια μου, έναν κινητήρα Harley Shovelhead 1340 με διαδρομή εμβόλου 108 mm.
Ένας τέτοιος κινητήρας λοιπόν, όταν περιστρέφεται με 900σαλ(ρελαντί):
- Κάνει 900 στροφές το λεπτό => 15 στροφές το δευτερόλεπτο
- Άρα η κάθε περιστροφή του στροφάλου διαρκεί 6,7 εκατοστά του δευτερολέπτου (0,067sec).
- Το πιστόνι καλύπτει λοιπόν 108 (να κατέβει) + 108 (να ανέβει) = 216mm σε 0,067 sec
- H μέση γραμμική του ταχύτητα λοιπόν είναι 3,2 μέτρα το δευτερόλεπτο ή 11,6 χλμ/ώρα. (Λάβετε υπόψη ότι κάθε φορά που ο στρόφαλος κάνει μία πλήρη περιστροφή, η γραμμική ταχύτητα του πιστονιού είναι 0 σε δύο σημεία, στο άνω και το κάτω νεκρό σημείο.
Μιλάμε για κίνηση, με συνεχώς μεταβαλλόμενη ταχύτητα, οπότε μπορούμε να μιλάμε μόνο για μέση γραμμική ταχύτητα).
- Προχωρώντας λίγο ακόμα:
-Ένας τέτοιος κινητήρας έχει στη διάθεσή του έναν εκκεντροφόρο εισαγωγής με διάρκεια ανοίγματος 232 μοίρες, δηλαδή 0,64 μίας πλήρους περιστροφής, δηλαδή 0,64x0,067 = 0,043 sec για να γεμίσει το θάλαμο καύσης.
Τά μόρια του αέρα λοιπόν πρέπει να ταξιδέψουν από το φιλτροκούτι μέχρι το θάλαμο καύσης (περίπου 25cm,) σε 0,043 sec (4 εκατοστά του δευτερολέπτου), θα έχουν λοιπόν μέση ταχύτητα 5,81 m/sec ή περίπου 21km/h. Και πάλι να πούμε ότι η ταχύτητα αυτή είναι μέση. Η μάζα του αέρα επιταχύνεται από το 0 και καταλήγει με μια ταχύτητα σχεδόν διπλάσια από τη μέση ταχύτητα, να εισάγεται μέσα στο θάλαμο καύσης.
Aν οι 900 σαλ γίνουν 5800 σαλ (μέγιστη ιπποδύναμη του συγκεκριμένου μοτέρ) :
- Η κάθε περιστροφή του στροφάλου διαρκεί 1 εκατοστό του δευτερολέπτου.
- H μέση γραμμική ταχύτητα του πιστονιού λοιπόν γίνεται 20,6 μέτρα το δευτερόλεπτο ή 74,2 χλμ/ώρα.
- Aναλογικά, η μέση ταχύτητα του αέρα θα χρειαστεί να είναι 37,44m/sec ή 135km/h.
Τι χρειάστηκε να γνωρίζουμε για να βρούμε όλα αυτά τα νούμερα; Δύο πράγματα. Διαδρομή εμβόλου και διάρκεια ανοίγματος εκκεντροφόρου εισαγωγής.
Βρήκαμε μερικά πολύ χονδροειδή νούμερα, που δεν είναι στο χιλιοστό του δευτερολέπτου, αλλά έχουμε μια αίσθηση για το τι συμβαίνει εκεί μέσα.
Π.χ. τώρα καταλαβαίνουμε ότι όταν ο αέρας που ωθείται μέσα στην κεφαλή με καμιά 100στή χλμ/ώρα συναντά ανωμαλίες στο δρόμο του, χάνει τη γραμμικότητα της κίνησής του, με αποτέλεσμα τη μείωση της ταχύτητας και επομένως του γεμίσματος της κεφαλής με αέρα.
Επίσης, όταν αυτός ο αέρας με αυτήν την ταχύτητα μπαίνει μέσα σε μια κεφαλή, δημιουργείται ένα μπάχαλο στην πορεία του. Φαντάσου ένα κύμα από καμμιά 200ριά σφαιρίδια να μπαίνει μέσα σε ένα φλίπερ. Κάτι παρόμοιο θα συμβεί στα μόρια του αέρα.
Η κίνησή του λοιπόν μέσα στην κεφαλή, (το φλίπερ που λέγαμε), που εξαρτάται από το σχήμα της κεφαλής, προσδίδει και την πορεία του μετώπου της φλόγας, που θα εξαπλωθεί με αρχή γενόμενη από το μπουζί.
Θα παρατήρησες ότι μιλάω μόνο για αέρα και καθόλου για μίγμα καυσίμου.
Αυτό γιατί δε μας ενδιαφέρει ΚΑΘΟΛΟΥ η παρουσία του καυσίμου στις πράξεις μας.
Άσε που το καύσιμο μπορεί να εισαχθεί τελευταία στιγμή με απευθείας ψεκασμό μέσα στην κεφαλή, οπότε, γιατί να ασχολείσαι;
Είναι δουλειά του σχεδιαστή του κινητήρα να βρει τον καλύτερο τρόπο, ανάλογα με τις ανάγκες του, για να βρεθεί μέσα στην κεφαλή το καύσιμο, τη στιγμή και στην ποσότητα που χρειάζεται.
Αυτό που ενδιαφέρει εμάς είναι να καταλάβουμε τι συμβαίνει εκεί μέσα, όσο πιο απλοϊκά γίνεται.
(Αν σας ενδιαφέρει θα συνεχίσω, αλλιώς θεωρείστε το εγκεφαλικό λόγω Χριστουγέννων).
Tις κράτησα γραμμένες, επειδή θεωρώ ότι δίνουν τη σωστή αριθμητική διάσταση, σχετικά με την ταχύτητα των πραγμάτων που συμβαίνουν σε έναν κινητήρα, αλλά και επειδή δείχνουν ότι αν γνωρίζεις μερικά υποτυπώδη μεγέθη για το μοτέρ σου, μπορείς να κατανοήσεις και μερικά άλλα, που πολλοί θεωρούν ψιλά γράμματα "για επιστήμονες".
Πήρα λοιπόν σα βάση τον κινητήρα που είχα τότε στα χέρια μου, έναν κινητήρα Harley Shovelhead 1340 με διαδρομή εμβόλου 108 mm.
Ένας τέτοιος κινητήρας λοιπόν, όταν περιστρέφεται με 900σαλ(ρελαντί):
- Κάνει 900 στροφές το λεπτό => 15 στροφές το δευτερόλεπτο
- Άρα η κάθε περιστροφή του στροφάλου διαρκεί 6,7 εκατοστά του δευτερολέπτου (0,067sec).
- Το πιστόνι καλύπτει λοιπόν 108 (να κατέβει) + 108 (να ανέβει) = 216mm σε 0,067 sec
- H μέση γραμμική του ταχύτητα λοιπόν είναι 3,2 μέτρα το δευτερόλεπτο ή 11,6 χλμ/ώρα. (Λάβετε υπόψη ότι κάθε φορά που ο στρόφαλος κάνει μία πλήρη περιστροφή, η γραμμική ταχύτητα του πιστονιού είναι 0 σε δύο σημεία, στο άνω και το κάτω νεκρό σημείο.
Μιλάμε για κίνηση, με συνεχώς μεταβαλλόμενη ταχύτητα, οπότε μπορούμε να μιλάμε μόνο για μέση γραμμική ταχύτητα).
- Προχωρώντας λίγο ακόμα:
-Ένας τέτοιος κινητήρας έχει στη διάθεσή του έναν εκκεντροφόρο εισαγωγής με διάρκεια ανοίγματος 232 μοίρες, δηλαδή 0,64 μίας πλήρους περιστροφής, δηλαδή 0,64x0,067 = 0,043 sec για να γεμίσει το θάλαμο καύσης.
Τά μόρια του αέρα λοιπόν πρέπει να ταξιδέψουν από το φιλτροκούτι μέχρι το θάλαμο καύσης (περίπου 25cm,) σε 0,043 sec (4 εκατοστά του δευτερολέπτου), θα έχουν λοιπόν μέση ταχύτητα 5,81 m/sec ή περίπου 21km/h. Και πάλι να πούμε ότι η ταχύτητα αυτή είναι μέση. Η μάζα του αέρα επιταχύνεται από το 0 και καταλήγει με μια ταχύτητα σχεδόν διπλάσια από τη μέση ταχύτητα, να εισάγεται μέσα στο θάλαμο καύσης.
Aν οι 900 σαλ γίνουν 5800 σαλ (μέγιστη ιπποδύναμη του συγκεκριμένου μοτέρ) :
- Η κάθε περιστροφή του στροφάλου διαρκεί 1 εκατοστό του δευτερολέπτου.
- H μέση γραμμική ταχύτητα του πιστονιού λοιπόν γίνεται 20,6 μέτρα το δευτερόλεπτο ή 74,2 χλμ/ώρα.
- Aναλογικά, η μέση ταχύτητα του αέρα θα χρειαστεί να είναι 37,44m/sec ή 135km/h.
Τι χρειάστηκε να γνωρίζουμε για να βρούμε όλα αυτά τα νούμερα; Δύο πράγματα. Διαδρομή εμβόλου και διάρκεια ανοίγματος εκκεντροφόρου εισαγωγής.
Βρήκαμε μερικά πολύ χονδροειδή νούμερα, που δεν είναι στο χιλιοστό του δευτερολέπτου, αλλά έχουμε μια αίσθηση για το τι συμβαίνει εκεί μέσα.
Π.χ. τώρα καταλαβαίνουμε ότι όταν ο αέρας που ωθείται μέσα στην κεφαλή με καμιά 100στή χλμ/ώρα συναντά ανωμαλίες στο δρόμο του, χάνει τη γραμμικότητα της κίνησής του, με αποτέλεσμα τη μείωση της ταχύτητας και επομένως του γεμίσματος της κεφαλής με αέρα.
Επίσης, όταν αυτός ο αέρας με αυτήν την ταχύτητα μπαίνει μέσα σε μια κεφαλή, δημιουργείται ένα μπάχαλο στην πορεία του. Φαντάσου ένα κύμα από καμμιά 200ριά σφαιρίδια να μπαίνει μέσα σε ένα φλίπερ. Κάτι παρόμοιο θα συμβεί στα μόρια του αέρα.
Η κίνησή του λοιπόν μέσα στην κεφαλή, (το φλίπερ που λέγαμε), που εξαρτάται από το σχήμα της κεφαλής, προσδίδει και την πορεία του μετώπου της φλόγας, που θα εξαπλωθεί με αρχή γενόμενη από το μπουζί.
Θα παρατήρησες ότι μιλάω μόνο για αέρα και καθόλου για μίγμα καυσίμου.
Αυτό γιατί δε μας ενδιαφέρει ΚΑΘΟΛΟΥ η παρουσία του καυσίμου στις πράξεις μας.
Άσε που το καύσιμο μπορεί να εισαχθεί τελευταία στιγμή με απευθείας ψεκασμό μέσα στην κεφαλή, οπότε, γιατί να ασχολείσαι;
Είναι δουλειά του σχεδιαστή του κινητήρα να βρει τον καλύτερο τρόπο, ανάλογα με τις ανάγκες του, για να βρεθεί μέσα στην κεφαλή το καύσιμο, τη στιγμή και στην ποσότητα που χρειάζεται.
Αυτό που ενδιαφέρει εμάς είναι να καταλάβουμε τι συμβαίνει εκεί μέσα, όσο πιο απλοϊκά γίνεται.
(Αν σας ενδιαφέρει θα συνεχίσω, αλλιώς θεωρείστε το εγκεφαλικό λόγω Χριστουγέννων).
