Buick turbo indy v6 grenrörs utvärdering i pipe max

[Jens Gustavsson]

jag har gjort en utvärdering på ett turbogrenrör som jag tror är uttestat mycket i verkligheten för att se skillnader i hur man beräknar ett turbogrenrör för max effekt (inget snack om husvagns dragar turbo respons på femmas växel tack )

målet med denna utvärdering är att fördjupa mig i hur man räknar på pulserna i prim röret men framförallt i sekundär röret eller rättare sagt avståndet mellan 3:1 colektorn fram till turbon och slutresultatet vart som jag har trott mycket efter allt jag lärt mig av erlands snack om back pulser som kommer fel av när arin minskar som en kon i avgashuset. även inspererad av snacket om avstämning på andra pulsen på crister j:s nya grenrör. men denna motor är avstämd på den mer vanliga 3 pulsen.


först lite grund data på motorn.....

1985 Buick Indy V6
209 CID turbocharged @ 57" Hg abs, methanol
Buick Stage II iron case
3.80" bore x 3.06" stroke
9.25:1 CR
40cc chamber, .040" gasket
1.485" comp. height
9.56" deck height
6.5" rod
Buick Stage II cylinder head, modified
230 cc intake port, 1.60"h x 1.48"w
2.08" dia. Intake valve, Ti

1.60" dia. exhaust valve, Inconel

108 degree lobe separation
276 degrees int/exh duration @.050"
Int/Exh lift at lobe .400"
.655" net valve lift
Intake lobe center in @ 107 degrees
On the dyno [corrected to 60F at 29.92" Hg] this deal made:
802 bhp @ 8400 rpm/13psi
540 lb ft @ 6000 rpm/13psi
he6prim


Exhost heder: 6primary pipes 28” lenght x 2” dia.
2 secondary pipes 19” x 2.25” dia

sen la jag in alla data i pipe max som om det vore en sugmotor (0.89bar laddtryck annars i den indy motorn vid den tidpunkten (-85)

pipe max data.........................................................................................

input data 110% ve, 8400rpm, 3.2” center line length.

Output data 390hk (No boost)


recommended primary pipes 24.6-27.1” 1.63-1.76” dia

recommended sec pipe 2.5-2.75” dia, 13.6” best, 6.8”, 27.2”

worst sec pipe HP/tq tunde lengths 20.4”, 40.9”, 81.7”

tittar man sen på skilnaderna så använde Buick betydligt grövre prim pipor då avgas motrycket är så lågt så piporna tror det är en större motor men längden stämmer rätt bra

om man ser på sekundär rören så har Buick gått ned i dim lite mest troligt för att behålla lite av puls fördelarna i turbinen. ser man sen på det mest intressanta och vad jag förutspådde så vart längden på sekundär rören på nästan exakt den längd (speciellt om man räknar lite av längden i avgashuset) som pipe max tyckte va den absolut sämsta längden på grund av att det ska sitta en turbo där.

vad tror ni om det erland och crister j mm

mvh jens

[fugazi]

En lite större bild här:


(Kortare primörrör?)




Referens

[Erland Cox]

Jag tror att om man ska köra turbo ska man använda sämsta längden på kollektorn eller så kort som möjligt på hela systemet och ingen kollektor att man använder tryckpulsen 2 gånger innan överlapp.
Bara sämsta längden på kollektorn på ett sånt system men rätt längd på primärerna skulle jag tro.
Primärerna reflekterar ett undertryck medan kollektorn kommer att reflektera ett mottryck.
Areorna tror jag blir lika en atmosfärisk motor eftersom hela systemet både in och ut är trycksatt mellan turbo och motorn. Endast densiteten ökar, inte hastigheten och då krävs bara area som motsvarar atmosfärisk VE och varvtal.
VE får man försöka räkna ut efter bränsleåtgång och lambda värde eller om man vet vad motsvarande atmosfärisk motor ger. Ökad expansion som man får med högre komp ger tunnare grenrörsdiametrar så jag gissar att en turbomotor får ha rör som passar till den lägre kompressionen, alltså lite grövre än motsvarande högkompad atmosfärisk motor ut men samma in.

Erland

[Kadett4wd]

Vad är det som egentligen händer i ett grenrör?
Som jag har tolkat det:

det kommer en hård puls då avgasventilen öppnar(blowdown perioden) som avtar i energi allt eftersom cylindern töms på tryck.
Under första perioden då pulsen har hög energi vill jag tro att eventuella reflexpulser har mindre betydelse. dessa reflexpulser blir viktigare i slutet på 4e takten innan 1a takten börjar.
Men!!
Kommer det så hårda reflexpulser tillbaka i slutet på 4e takten egentligen?
Vi har juh areaökningar samt minskningar nere i turbon samt ett turbinhjul som snurrar.
Dessa areaökningar vill man undvika, areaminskningen i turbinhuset måste finnas.
Men vad händer då pulsen rusar genom turbinhuset och ned i turbinen?
Allteftersom pulsen löper runt inducern på turbinen så kommer den gradvis minskas i energi just pga den rusar ut genom turbinen(ut i fria luften). varav bildandet av eventuella reflexpulser avtar något.(problemet minskar)
Nu kommer vi till det roliga i det hela.
Då densiteten är högre än 'vanliga' avgaser jämnfört mot en NA maskin så kommer juh även turbinhjulet få sig hårdare knuffar, och då hjulet innehåller massvis med roterande massa(godtyckligt) så kommer juh hjulet inte stanna mellan pulserna.
Det kommer då mellan pulsernas höga energi hjälpa till att 'dra ut' samt tugga sönder eventuella reflexpulser som vill vandra uppåt tillbaka mot avgasventilen.
Problemet minskas alltså, 'problemet' jag talar om är 'pluggen' i röret.
Svängmassan i turbin åskådliggörs enkelt i mediadelen av forumet, där det kommer en turbin ut genom downpipen http://forum.savarturbo.se/viewtopic.php?f=9&t=61751" onclick="window.open(this.href);return false;.
Man kan likna det vid ett vattenhjul som paddlar vatten(ångbåt) istället för att drivas av vattnet pga dess svängmassa som laddats av vattnet då det var hög ström i bäcken.

I slutänden gör detta att man kan stämma av grenröret precis som på en sugmotor.
Kanske då med några ändringar pga wastegateanslutningar som exempel.

Mvh
Patrick

[Jens Gustavsson]

Areorna tror jag blir lika en atmosfärisk motor eftersom hela systemet både in och ut är trycksatt mellan turbo och motorn. Endast densiteten ökar, inte hastigheten och då krävs bara area som motsvarar atmosfärisk VE och varvtal.

jag håller med om det på insugnings sidan men erland du utgår ju från att det är samma tryck in och ut?

om du har hälften av trycket på avgassidan så blir ju volymen större och då ökar hastigheten på gasen och du måste gå på grövre pipor för att få lämplig hastighet. samma som om det blir en större sugmotor då blir också piporna större.

[Kadett4wd]

Ja här är du inne på nåt Jens.
Har man så stor tryckdifferens över turbon(kompressor/turbin) så blir juh inte densiteten på gaserna ut ur topplocket lika hög.
Men! är det så enkelt?

Jag tycker man ska kika på vad turbon är effektivast vid för tryckdifferenser och försöka hålla sig där.
man kan juh sänka trycket i primärpiporna något med grövre diam, men nere i avgashuset byggs juh trycket upp igen, varav man borde få större problem med reflexpulser?

[Jens Gustavsson]

inget av detta är enkelt och detta är teorier jag tror på men det är bara en teori. kan någon komma med en bättre förklaring på varför och hur det blir så lyssnar jag och lär.

kadett jag snackar om medel tryck i diskussionen om gashastigheten i grenröret och det kan aldrig vara lägre i grenröret än just före avgasturbinen (pulser kan vara det en kort tid)

[Erland Cox]

Ett problem är ju att medeltrycket i avgas inte säger mycket om trycket vid olika varvtal och definitivt ingenting om trycket i avgas under överlapp.
Trycket varierar även med arean så om man mäter där det är trångt så kommer trycket att vara lägre än där arean är större.
Om man ser enkelt på det och inte tar med drivförlusten i turbon så borde tryckskillnaden med ett liktryckssystem vara lika stor som skillnaden i diameter på kompressorn och turbinen.
Ex. 50/56 X 2 bar = 1.786 bar. En förenkling som säkert kan utvecklas som bygger på momentet mot axeln.
Sen sker det reflektioner vid alla areaförändringar, alltså längs hela nozzlens längd kommer det att komma en kompressionspuls i retur.
Bäst tycker jag hade varit samma area hela vägen ut till nozzlen ock så kort rör som möjligt.
Jag ska försöka bygga ihop ett sånt rör till min gamla 240 och får väl återkomma med resultatet när jag är klar.

Erland

[Kadett4wd]

Precis.. Medeltrycket i ett grenrör är i stort sett orelevant i sammanhanget.
Det berättar inte mycket om vad som egentligen sker inne i piporna.
Det är juh pulserna som man stämmer av, skulle det vara jämn och fin gasströmning(pulsfri) finns där inget att stämma av.

Mitt lille grenrör på kadetten har jag juh försökt hålla så jämn innerdiam som möjligt från avgasport till nozzeln, men med ett undantag, ingången på avgashuset var större än mina primärpipor.
så jag gick upp till 2" rör(samma som inloppet i avgashuset), tankar fanns att köra kollektorn i samma diam som primärpiporna och låta ett rör sticka in i avgashuset ned mot nozzeln där de skulle mötts i diam.
Men av feghet tordes jag inte, kunde inte lita på att rörstumpen skulle vara intakt under lång tid.
kanske deformeras och skulle släppa matrialbitar ned i turbin.

Nåt som jag dock spekulerar lite i är att om denna 'raka' rörstump efter kollektorn hjälper till att rätta till pulserna lite efter kollektorn så de hamrar som tågvagnar ned i nozzeln.
Jag har haft tre olika motorer och 2 av samma princip på grenröret, de har överlägset spoolat bäst samt haft bäst register(orkat sträcka ut upp mot 8000rpm och ändå börjat ladda tidigt)

[Erland Cox]

Jag har svetsat igen nozzlen i en T3 turbin till Mitsubishi storlek och blev mycket nöjd med resultatet.
Responsen blev enorm, det var en SAAB 9000 turbo god för 280 hästar så det var inga stora grejer men laddtrycket infann sig bara man rörde vid gasen.
Om man går upp i area innan nozzlen så minskar hastigheten och trycket ökar. Uppströms mot ventilen ses detta som ett ökat mottryck.
Sen går arean ner i nozzlen igen, hastigheten upp och trycket ner och jag undrar varför?
Jag hade nog heller inte vågat låta ett rör sticka in i nozzlen men även jag har funderat på det.
Jag tror att det är bättre med en jämn area utan en massa energiomvandling på avgassidan eftersom det finns så mycket kinetisk energi i avgaserna.

Erland

[Kadett4wd]

att arean minskar i avgashuset runt nozzeln beror väl på att det 'går åt' avgaser under resan runt nozzeln.
för att bibehålla hastigheten på gaserna så minskas arean, och man får snabba pangar på inducern 'runtom'... nästan iaf..

Jag har sett så många dåliga kollektorer här på sävar att man blir nästan ledsen, det har blivit bättre måste jag säga.
men för några år sedan var det väldig folkracemeck.
Jag håller med dig Erland om att man ska inte ändra areor fram och tillbaka i grenröret, just pga det skapar störande pulser etc etc.
Men ibland måste man kompromissa.

man kan till exempel töja en turbins kapacitet att svälja gaser genom att försöka dämpa pulserna.
till exempel med ett grovt samligsrör efter kollektorn.
Att töja är fel uttryck, då turbinen EGENTLIGEN skall jobba med konstant flöde.
Vad man egentligen gör med att köra hårda pulser är att man töjer dess område där den börjar spoola.(men tappar flödeskapacitet)
Och då i Buick systemet verkar man kompromissa rejält enligt mig.
kan tyckas optimalt i en del ögon, men jag anser det som en kompromiss.
De är tvungna att köra EN turbo, och vill stämma av grenrören så motorn går hårt som 'sugmotor', sen är turbon sekundär i tankarna.
'hur leder vi gaserna enklast till turbon'
Och med tanke på nyttjande området,, högvarviga maskiner som ligger typ konstant på inte vet jag.. 13000rpm? på ovalbanorna och bara pumpar.
visst de har en del kurviga banor i den där carting serien också, men det är inte alls i samma nivå som Formel 1.
Men då funkar det bra med att försöka lugna ned pulserna efter grenröret, de krämar ut lite lite extra ur turbon på det klassade laddtrycket.
de har juh plomberad wastegate, eller om det är popoff?
så med jakt på effekt på specifikt laddtryck så måste man ge sig på alla andra grejer än att enkelt höja laddtrycket bara

[Richard]

Förr var det iaf popoff... men nånstans runt 2006-2007 så ändrades den regeln, tror jag.

[Erland Cox]

Jag tror att man ska köra större turbin och impulssystem med minsta möjliga area fram till turbinen samt max 3 cylindrar per turbininlopp. Lastbilsturbo som är gjorda för impulsladdning har redan större turbin i förhållande till kompressorn än liktrycksaggregat. Att arean minskar i nozzlen är för att öka hastigheten och koncentrera strålen med gaser till en punkt långt ut på turbinhjulet så att det får bästa möjliga skjuts.

Erland

[Erland Cox]

Nu har jag svetsat ett grenrör och det blev sådär. Vinkeln där 1:an och 4:an möts blev inte som jag önskat riktigt.
Om jag blåser med tryckluft från topplockssidan vill jag inte att det ska blåsa i den hopkopplade cylinderns topplockssida och det gör det lite när jag blåser i 1:an.
Det får bli bättre nästa gång och jag hoppas ju röret får plats efter hur jag måttat. Det märker jag när jag ska montera det i bilen.
Nästa steg är att svetsa wastegateutgångarna. Jag har en 40mm:s wastegate och 37mm invändiga rör, vad ska man dra för dimension upp till wastegaten?
2st 28mm:s rör har samma area som wastegateventilen, ska man ta 30mm då invändigt?
Sen riktningen på wastegaterören hade jag tänkt sätta 90 grader mot rören eller t.o.m. vinklade uppåt från turbon och så nära turbon som möjligt.
Finns det risk att den inte wastegatar om rören pekar från flödesriktningen?
Tanken är att endast tryck och inte flöde ska wastegatas men räcker det för bra funktion?

Erland

[Kadett4wd]

Om du vill ha bra wastegatefunktion ska du bara ha i åtanke var gaserna helst vill gå.
De följer till stor del lagen om minsta motstånd.
Men sätter man wastegaten i en högtryckszon så kan anslutningen vara mer 'felaktig' än när man sätter den i en lågtryckszon.
Sen gäller det att tänka.. hur mycket vill jag kunna wastegata bort?
Kör jag helt utan fjäder i min wastegate så får jag laddtryck ändå, upp mot 0.4bar(vid snabbt svep,vid låst motorvarv antar jag det klättrar en bit till)
Detta duger för mig då jag aldrig tänkt köra så låga laddtryck.
Men hade jag velat ha 0 laddtryck så hade jag satt anslutningen mera riktad med gasströmmen så gaerna lätt vinklat in där istället för ned i turbin.
Men då jag har 'högtryckssystem' i grenröret så är laddtrycket stabilt som attan då gaserna ventileras bra fastän det inte är helt flödesriktigt.

Med högtryckssystem i grenröret menar jag avgasmottryck som ligger lite högre än vad det brukar bli med stora dieselturbos.
Men aldrig över laddtrycket ändå, utan inom rekomendationerna av turbotillverkaren.