Förbränningshastighet Turbomotor

[whilliam]

Försöker flytta diskussionen hit ifrån Rickards Turbomotortråd och försöker bygga nån sorts "konsensus"

Erland skrev så här:
"Man vill inte att gaserna ska brinna så snabbt som möjligt, man vill ha en gradvis kontrollerad förbränning."
viewtopic.php?p=705145#p705145

Det gjorde han efter att jag skrivit att man vill "elda så snabbt som möjligt".
För att klargöra min ståndpunkt och även tolka Erland så menar jag att man vill elda så fort det går UTAN att få en explosion, egentligen tycker jag att det räcker med ordet elda som inte är liktydigt med explosion i vårt språk (men jag kan förstå att det finns utrymme för misstolkning eftersom en tillräckligt snabb förbränning, till slut, kan liknas vid explosion)

Han säger emot (och detta är ganska typiskt, men tråkigt) Det han verkar vilja få fram är just att det inte får övergå till en explosion. (egentligen är vi ense?)

Han skriver så här:
"Den egentliga förbränningen ska inte börja förrän efter TDC. All uppbyggnad av tryck innan är negativt arbete.
Det är inte bra när motorn blir extremt känslig på tändningen och det måste tändas efter TDC."

Det jag tycker att han menar är nästan samma sak som jag skriver men han verkar "utesluta" det som händer före TDC och det är här jag menar att det måste ske snabbast möjligt för att vara effektivt, egentligen tycker jag att han skulle ha skrivit "den egentliga TRYCKÖKNINGEN" ska inte börja förrän efter TDC men det är ungefär det han verkar mena om man läser nästa mening.
Att han tar upp att motorn "blir känslig på tändningen" är ju en helt annan sak än att den KLARAR att göra sitt jobb med en sen tändning. Självklart håller jag med om att det är som han skriver men han borde inte ta upp detta alls då det inte riktigt hör till saken. (det bara förvirrar)

Det jag menar med "elda snabbt" är att ju fortare man kan få processen att bli klar desto bättre verkningsgrad, man kan dela in processen i flera delar och om den första delen tar lång tid (Erland tar som exempel 20 grader förtändning, vilket är lång tid på höga laddtryck) så kan man visserligen, få ganska hög verkningsgrad (trycket vid ÖD behöver inte vara högt om processen går sakta) men man riskerar (nästan säkerställer) att variationerna mellan olika cykler blir stor och därmed ökar risken för spikning.
Kan man få den första delen av processen att gå snabbare (kanske 5 grader förtändning) så är det enklare att hålla verkningsgraden hög (är ju mindre möjligheter att bygga ett tryck som motarbetar) risker för spikning minskar eftersom cykelvariationerna är närmast procentuella mot tiden så är det ju mycket mindre tid för dem att skapa variation när de har 5 grader på sig gentemot 20 grader.

Det är här alla förbättringar kommer in:
Undvika att väta stiftet/ ha bra atomisering på spridarna/squish och tumble på rätt sätt/ bra och kraftfull gnista.
Det finns fler saker som man kan förbättra men dessa är de viktigaste och ju bättre man gör dessa desto senare kommer man att kunna ha tändningen ställd för att det brinner SNABBARE

[whilliam]

Senare delen av förbränningsprocessen:
Här har fördelarna med att "elda snabbt" slutat, här finns inte längre lika stora fördelar med att förbränningen ska gå så fort som möjligt men det är intressant att diskutera hur och varför man kan kan kontrollera den delen (och effekterna av den)

Det är i denna del det oftast vill spika och det beror på att värme och tryck har hunnit stiga, även här finns det fördelar med att den första delen har gått fort och det beror på att värmen inte hunnit sprida sig lika mycket (nu kommer det mesta av värmen från tryckökning men en del kommer från strålning och gasförflyttning och det är de senare som har fördel av snabbheten)

Kolven är nu på väg nedåt och förbränningsutrymmet ökar snabbt i volym och ju högre varvtal vi har och desto senare tändning vi haft (kunnat ha för att förbränningen har varit snabb) desto mindre risk för spikning men även ett faktum att eventuell spikning inte ger samma skador (man kan mycket väl köra en motor helt utan risk för skador om spikningen kommer tillräckligt sent i processen)

Det finns alltså massor av fördelar av att kunna ha sen tändning och det krävs mycket diskussion och funderande samt testningar kring detta eftersom det är ett ganska oprövat område och de flesta nöjer sig med att "de här motorerna är så här" - utan att försöka förstå varför eller vilja förbättra dem.
Som exempel på detta så finns det Audimotorer som kan ha enorm förtändning utan att spika medan en 4G63 spikar nästan omedelbart, det måste löna sig att diskutera utrymmet i dessa för att öka förståelsen kring förbränning.

[J00r]

Vad snackar du om? Du är ju i fablernasvärld. Kan du ge lite konkretare exempel med förtändningssiffror osv. Man riskerar ju att missa hela idén med förbränningen om man ska närma sig 0' förtändning, måste man ha minus förtändning är kolven redan på väg ned. I vanlig ordning missar rimbo med lärjungar att arbetet som motorn gör ska vidare till vevaxeln via vevstaken.

VARFÖR tar ni alltid motorers olika delar och skeenen helt ur sitt sammanhang.

[JLundin]

Framförallt var kommer bränslets egenskaper in, har följt denna diskussion och tagit mig för pannan ett antal gånger, finns inget mer komplicerat än vad som händer i ett förbränningsrum och det förstår man om man ägnat tid åt att läsa dom rapporter som finns publicerade i ämnet

[Big Al]

-

[J00r]

Förbränningsrummet i sig kanske inte är så komplicerat, inga rörliga delar osv. Händelserna som utspelar sig där i kombination med förbränningsrum/tändstift/kolv/cylindervägg och bränsleblandning är ändå avancerade. Då kemiskareaktioner sker utifrån de mekaniska förutsättningarna som ges.

[J00r]

Angående. whilliams trådstart så skriver gamle Graham Bell så här på sid. 59 i four-stroke performance tuning. "The squish area is also called The quench area, or quench band, as it increases The surface area of The combustion area and actually cools or quensches The burning mixture around The edges of The combustion Chamber. This assists in maintaining a steady(not violent) burn rate, and offsets any tendancy for high-speed detonation or pre-ignition to occur."

Även fast inte Graham Bell är gud så går han åt samma håll som Erland

[whilliam]

it increases The surface area of The combustion area

Med detta måste han nästan mena att det bildas virvlar så att det brinner snabbare, om inga virvlar fanns så skulle det brinna så sakta så att man inte kunde varva motorn alls! (den skulle vara värdelös)

Håller inte riktigt med Big al, det är nog en av de mest komplicerade sakerna i motorn men om han har förstått mycket o har bra koll, så kanske det är enkelt för honom och då tycker jag han kan dela med sig

Det som du får ut från vad Graham Bell skrivit, åtminstone som jag tolkar din inställning, så går ju jag "ännu mer" åt samma (mer än vad Erland gör)

Är du inte med på att man kan tända blandningen vid 20 grader (som Erland tar upp) men även vid 15 grader om det brinner snabbare och även vid 10 - 0 grader om det brinner ännu snabbare?

Det man vill uppnå är att peaktrycket skall hamna på "rätt ställe" och då måste man ha olika förtändning på olika motorer. (eller egentligen olika förbränningsrum)

[whilliam]

Med detta måste han nästan mena att det bildas virvlar så att det brinner snabbare, om inga virvlar fanns så skulle det brinna så sakta så att man inte kunde varva motorn alls! (den skulle vara värdelös)

om han INTE menar det så har han missat en av de viktiga poängerna

[whilliam]

Det finns en fruktansvärt viktig grundregel med förbränningsverkningsgrad och det är att rummet inte ska ändra storlek under förbränningens gång. Detta är visserligen omöjligt på en motor men det går att få det effektivare om man eldar fort. Detta är också anledningen till att motorns verkningsgrad ökar med längre stake (kolven håller sig längre, stilla, i ÖD)

[J00r]

Jag förstår vad du menar. Och håller med delvis, men det måste vara kontrollerad förbränning. Hur mkt förtändning en motor tål har med andra saker att göra också. Slaglängd, vevstakslängd osv.

[whilliam]

Om du läser första stycket i denna tråd så försöker jag förklara vad jag menar med "elda". Både jag o svenska språket tycker inte att elda är lika som explosion/detonation/okontrollerat eller spikning. Men jag förstår att det kan misstolkas (förklarar jag också där)
Tycker det är synd att det blir massa tjafs i stället för att fråga den enklaste sak: "Whilliam, vad menar du med elda snabbt?"

Egentligen diskuterar jag inte vad motorn "tål" utan jag diskuterar hur bra den presterar med sen tändning och här är det massor av skillnad på olika förbränningsrum.

Det vore kul att veta vilka delar av förbränningsförloppet som vi är ense om, det är ju bästa sättet att komma nån vart, om vi är tillräckligt många som är ense om utvalda delar, så är ju detta att likna vid "konsensus" och mycket bra för de som "läser för att lära"

[whilliam]

Framförallt var kommer bränslets egenskaper in, har följt denna diskussion och tagit mig för pannan ett antal gånger, finns inget mer komplicerat än vad som händer i ett förbränningsrum och det förstår man om man ägnat tid åt att läsa dom rapporter som finns publicerade i ämnet

Jag själv, har inte fastnat på nåt speciellt bränsle ännu i denna diskussion. Har du följt den från Rickards turbomotortråd, så skrev jag där nånting om alkoholers benägenhet att tända på heta ytor (det är väl enda exemplet på var jag knyter det till bränsle)

Att förbränningen går snabbast möjligt (och särskilt viktigt i början av den samma) är ju lika viktigt på alla bränslen om man vill få bästa prestanda (effektmässigt men även förbrukningsmässigt)

Jag skulle gärna se att Erland tänker efter en gång till på denna: (han skrev så här, längst ner på sidan 37 i Rickards tråd)
"Blöter man stiftet ökar inte risken för spikning.
Dålig förbränning och lägre cylindertryck gör motsatsen."

Som jag ser det så förlänger man antändningen, tiden som det tar för att bygga tryck och "få fart på elden" tar längre tid och därmed krävs en tidigare förtändning (för att få peaktrycket rätt)
Den längre tiden gör att möjligheterna för variationer i förbränningscykeln ökar (mer "oprecis" förbränning) och det är precis sådant som gör att spikningsbenägenheten ÖKAR! (även här vore det intressant att skapa något "konsensus liknande")

[whilliam]

Tändsystem/gnistenergi:
I sättet att resonera har, åtminstone jag, vant mig vid att resonera som att bättre gnista är till största del en säkerhetsfaktor.
Många tänker att: "bättre gnista ger mer effekt" men tänker man efter på det så gör det ganska liten effektskillnad jämfört med att maximera förtändningen på det testet där man har svagare gnista.

Ofta när det jämförs tändsystem (eller slutsteg/förstärkare) så kollar man bara effektökningen utan att justera tändkurvan, då kommer ju, huvudsaklig effektökning av att förbränningen blir något tidigarelagd med den starkare gnistan.

Vad den starkare gnistan gör, är att snabbare få fart på "elden" - tiden mellan gnista och "rätt läge för peaktryck" har förkortats och därmed mindre risk för cykelvaraiationer (och spikningsrisk)

[Pacman]

När jag pratar knack nu menar jag tändningsinducerad knack dvs en startad förbränning som går överstyr.
Det finns självinducerad knack med där förbränningen påbörjas före tändning, eller på annan plats i förbränningsrummet än vid tändstift. Den har jag ej tagit hänsyn till nu.

Med en snabb förbränning får man en hastig tryckstegring i förbränningsrummet. Man måste tända sent för stubinen är kort. Man får fort topptryck som måste tajmas med korrekt vevaxelläge, och missar man med någon grad övergår förbränningen lätt till knack. Därefter tar det fort slut och man når ofta inga fantastiska effekter. Trycket sjunker fort och man får använda vassa kamaxlar med lång duration där man tömmer avgaserna tidigt och stänger insug sent för att få bra effekt. En fördel med detta är att man kan köra med sämre flöde i topplock utan att det gör så mycket pga den långa durationen.
Det är denna typ av förbränning som William med entourage rekommenderar. Min egen erfarenhet av detta är att det är väldigt svårt att mappa dem bra med vanlig bensin och man slutar oftast med en marginal till knack som tyvärr äter på effekten.
Ett alternativ brukar vara att gå över till alkoholbränslen på ett eller annat sätt för att bättre passa motorns förutsättningar.
Ett klassiskt exempel på en sådan motor är Mitsubishi 4G63.

Med en långsammare förbränning kan man tända tidigt, låta förbränningen mogna och lättare tajma topptrycket med vevaxelläge. Powerstroke blir längre och man får mer vridmoment. Topptrycket blir lägre än i det andra exemplet men mer utbrett över fler vevaxelgrader och det är lättare att hantera knack. Behöver man backa från MBT pga knack så påverkar det inte effekten lika mycket.
Man kan/får köra med kortare durationer på kamaxlar vilket ställer högre krav på flöde i topplock samt transmission då man ofta använder mer lyft för att få maximal tidarea.
Det är denna typen av förbränning som Erland strävar efter och den brukar resultera i sagolika effekter, t.ex 500hk vid 1,0bar på en vanlig 2,3 liters B230. En klassisk motor annars att ge exempel på är Audi 5-cyl 20v.

Det var mina 50öre i denna diskussionen. Jag tänker försöka undvika att diskutera mer än så. Detta är mina egna erfarenheter från de senaste 20 årens motorbyggande och mappning. Jag kräver inte att nån annan ska hålla med eller tycka likadant. Det står var och en fritt.