Oblika zgorevalne komore

Razvoj programske opreme inženirjem poslej omogoča izjemno natančno optimizacijo motorja za ustvarjanje moči

Kar se dogaja v notranjosti valja motorja z notranjim izgorevanjem, ni ravno najbolj preprosto razložiti. Eksplozije zmesi stisnjenega zraka in goriva zagotovo ustvarjajo zelo sovražno okolje, ki ga ‘kroti’ nekaj centimetrov kovine. Razumevanje dinamike zmesi zraka in goriva pri odprtju sesalnih ventilov, ko se bat nahaja v spodnji mrtvi točki, pa je izrednega pomena pri zasnovi katerega koli motorja z notranjim izgorevanjem.

Ugotavljanje najboljšega kota za ventile in najboljšega položaja za vžigalno svečko ni več odvisno od ugibanja in poskušanja, saj inženirji uporabljajo vejo znanstvene discipline, ki se ukvarja z mehaniko tekočin, za kar uporabljajo numerične analize in algoritme, ki se jim reče CFD (Computational Fluid Dynamics). CFD omogoča izjemno natančen vpogled v vzorce gibanja tekočin in plinov, kar je bila v preteklosti pri uporabi tradicionalnih tehnik precej težavna in ne ravno poceni dejavnost. Hkrati pa daje inženirjem dovolj jasno sliko o tem, kako poteka zgorevanje goriva ter ‘potovanje’ plinov skozi motor, ne da bi za to morali izdelovati precej drage prototipske komponente ali preživljati neskončne ure na dirkalni stezi.

CFD omogoča izjemno natančen vpogled v vzorce gibanja tekočin in plinov.

Eno izmed podjetij, ki uporablja CFD, je tudi Ilmor Engineering, ustanovljeno leta 1984 v Northamptonu. Ilmor pa je v bistvu zaslovel z načrtovanjem in izdelavo dirkalnih agregatov za IndyCar, GT3, WRC in F1.

Pri Ilmorju z veseljem uporabljajo programsko opremo za področje CFD, ki se imenuje Converge (približek, zbliževanje …), katere plod so denimo tudi zgornje grafike – za simulacijo oblike celotne zasnove zgorevalnega prostora. Programsko opremo pa so seveda razvili inženirji – specialisti za motorje z notranjim izgorevanjem.

Torej, če so pri Ilmorju uspeli napraviti karseda optimalno izgorevalno komoro in izbrali najboljši kot za sesalne ventile za recimo motor s štirimi ventili na valj, potem bi lahko to zasnovo uporabili na njihovi celotni motorni paleti. Ampak tako preprosto spet ne gre. Znanje, pridobljeno pri zasnovi enega tipa motorja, bo zagotovo vsaj v delnem obsegu koristno tudi kje drugje, a so bistvene razlike med optimalnimi koti ventilov in kanalov za dovod že, če gre za atmosferski ali za prisilno polnjen motor. Pri vsem pa je treba upoštevati tudi zasnovo motorja – vrstni, V ali motor z nasproti ležečimi si valji.

Programska oprema za področje CFD se torej uporablja za iskanje najboljšega položaja in oblike vseh elementov v kateri koli variaciji. Programska oprema pa se uporablja tudi za optimizacijo že obstoječih motorjev. Tako Ilmor uporablja ‘Converge’ za izboljšanje oblike sesalnih kanalov, zgorevalnih komor in glave batov na 2,2-litrskem Chevroletovem V6 bi-turbo, ki se uporablja v dirkalni seriji IndyCar. Pri Ilmorju pravijo, da jim uporaba te programske opreme prihrani dobrih osem tednov razvojnega časa in preizkušanja na preizkuševalnim mizi ali dinamometru.

Kakor koli že, tudi z možnostjo dokaj natančne simulacije dinamike plinov v izgorevalni komori pri Ilmorju niso opazili drastičnega porasta moči zaradi uporabe te programske opreme, ampak prej serijo manjših napredkov pri zmogljivosti in učinkovitosti. In kljub temu, da Ilmor slovi po svojih eksperimentalnih in radikalnih metodah, nekih novih revolucionarnih metod pri izdelavi motorjev niso odkrili. Kljub temu pa pri Ilmorju zelo cenijo to programsko opremo, saj to potrjuje dragoceno znanje, ki so ga inženirji pri Ilmorju pridobivali zadnjih 30 let, obenem pa jim bo v prihodnosti prihranila neskončne ure razvoja in najbrž tudi tone aluminija.