Planering av motorbygge

[Erland Cox]

Tryckpuls mot öppen ände eller mot areaökning reflekteras som en undertryckspuls medan mot en stängd eller mindre ände
som en övertryckspuls, ett eko.
Hur kraftig reflektionen blir beror på areaökningen och Blair har angett att det krävs 6 gånger större area för full reflektion.
Varje reflektion tappar energi och det gör vandringen för vågen i kanalen med.
På avgas använder man första reflektionen medan på insug från andra och uppåt.
På insug så kan man se att det är mindre amplitud i varje återkommande puls.
Kan använda mitt tryckdiagram igen för referens:



Här kan man se att utgående trycket i avgasporten maxar på 2,2 bar, om jag följer cylindertrycket uppåt så har det legat nånstans
runt 5-6 bar när avgasventilen öppnade.
Trycket i avgaskanalen på utgående våg är 2,2 bar och lika många gånger över atmosfärstryck.
Den återvändande undertryckspulsen vid samma plats ger 0,4 bar, en sänkning med 0,6 bar av trycket.
1/2,2 = 0,455 bar så det blir lite lägre tryck.
Men tryckpulserna i dett diagrammet är superpositioner av utgående och ingående pulser, vill man veta exakt så får man titta på
utgående och ingående puls separat.
Jag kan gå igenom detta noga när jag kommer till dimensionering av grenrör.
Men amplituden på pulsen är areaberoende. Intensiteten = kraften genom arean. https://courses.lumenlearning.com/physi ... intensity/
Så amplituden går ner när arean ökar på vägen ut samtidigt som areaökningen skickare en undertrycksreflektion bakåt.
Reflektionen från yttersta änden återfår sin amplitud minus förluster på vägen in.
Komplicerat så jag behöver Blairs bok för att kunna räkna korrekt.

Lite om vågor och vågor ut från avgas är lite som vågen som beskrivs från sidan 7: https://old.liu.se/vetenskapsdagen/fore ... en2017.pdf

Erland

[Erland Cox]

Med korta rör kan man få övertrycksvågen från blow down att driva turbinen 2 gånger innan överlapp.


Erland

Var har du hittat denna info? Det är en av sakerna som är felaktig i gamla turboböcker.

Om man har tillräckligt korta rör så kommer blow down pulsen att hinna reflekteras vid turbinen.
gå som en övertrycksvåg mot den öppna avgasventilen som är en mindre area
och reflekteras som en tryckvåg ut mot turbinen igen.
Kommer den för sent till avgasventilen så att den kommer under överlapp så blir det mindre bra.
Före och efter överlapp funkar.

Erland

[whilliam]

Nu "repeterade" du bara vad du skrev innan, vore intressant att veta var du hittat infon. Att det blir bättre med korta grenrör beror nämligen på andra saker. Däremot står det precis som du skriver i gamla turboböcker (men att nån skrivit nånting betyder inte att det är rätt)

Visst låter det fint o bra att pulsen driver även på andra puls men pulsen är så fruktansvärt svag drivkälla till turbinen jämfört med massflödet.

[Erland Cox]

Det står i en bok som jag har och jag har kopierat det och postat det här på forumet en gång i tiden men jag hittade det inte.
Ska se om jag har boken hemma men det låter fullt möjligt.

Erland

[Erland Cox]

Det bra med att skriva sånt här är att jag kommer ihåg en massa som jag nästan hade glömt.
Om jag tar bilden nedan med porthastighet mot grader och lyft:



Där kan man se att porthastigheten vid ventilstängning är ganska låg, nu vet jag inte varvtal för denna motorn.
Men det säger sig självt att porthastigheten vid låga ventillyft är låg.
Hur rimmar detta med den kinetiska energin som ska efterfylla porten?
Jag har tänkt efter massor och kommit fram till att:

1:Det är den kinetiska energin som skapas vid max kolvhastighet som räknas.
2: Om man har en kanal som är precis tillräckligt stor under pumpningsfasen så att flödesförlusten och undertrycket man drar maximerar varandra
genom en så djup undertryckssvacka i cylindern som möjligt så ger detta en högre tryckpuls tillbaka under ventil stängning.
3: detta balanserat med en insugningsventil som inte stänger jättesnabbt den sista biten kan hålla tryckskillnaden högre på ventilsidan ett
längre gradtal efter BDC.

Volumetriska verkningsgraden och durationen efter BDC som man kan använda beror alltså på undertrycket man drar i cylindern.
Detta innebär att för högsta VE så måste strypningen sitta så nära ventilen som möjligt och IR förgasare som Weber omöjliggör högt VE på höga
varv eftersom dom stryper för långt upp.
Ju närmre man kan få förgasaren (strypningen) mot toppen desto mer effekt får man ut.
Ett plenuminsug med tillräcklig volym och stort spjäll är bättre för fullgaseffekt medan ett IR insug ger bättre körbarhet genom att det dämpar
pulser som är störande på delgas.
Får se om jag redigerar detta framöver och kan skriva det bättre.

Erland

[Erland Cox]

Det finns en sak kvar när det gäller insugets form och det är hur det ska kona upp mot atmosfären.
En bra början att testa med är att göra arean innan radien lika stor som mantelytan vid max ventillyft.
Ventilens diameter X 3,1416 X lyftet.
Om vi kollar på en topp med 48mm stor insugningsventil och 15mm lyft:
48 X 3,1416 X 15 = 2262 kvadratmm vilket motsvarar 53,7mm runt hål.

Erland

[Erland Cox]

Klipper in lite av Darin Morgan för att visa lite olika ventilsäten:

by Darin Morgan » Wed Sep 22, 2004 5:04 pm
What angle back cuts on the valves? What ever the seat is minus 15 degree's.
45degree seat = 30 degree back cut
50degree seat =35 degree back cut.
This rule applies until you get into the 55 and 58 degree seats and then everything is out the window. Unless you are dealing with very high end engines that operate at extreme engine speeds, you will not need a 55+ degree seats.

do you guys radius the exhaust seats? is their any power gains with a radius exhaust seat? Yes we do and yes there is.

Yes you can run a 50 degree seat on 14 and 15 degree heads and I have even seen it work on 18 degree heads just so long as someone has not blown the chamber out a ridiculous amount. I use a 40 degree top cut .100 wide, 50 degree seat .045 wide, 62 under cut .080-.090 wide and a 72.5 degree if I plan on blending and a 75 if I want to run sharp angles about .200 wide. I then set my throat diameter proportional to the valve diameter ( 90-91%). I think the real trick or should I say " rule" with steep angle seats is that if you do not have the material in the chamber for a top cut that is 10 degrees less than the seat angle itself and you can not continue that angle for at least .250, don't go there!

A 50 degree seat takes a 40 or 45 degree top cut at least .100 wide. If you have to clean up the chamber with a 35 or a 30 top cut, it wont work, period! You really need to try and not turn the air into the chamber any more than 10 degrees.

A typical low profile chamber on say a 10 degree valve angle ( like Pro Stock) has valve angles like this. 50 degree top cut for at least .300 then rolls back to about a 40 degree at deck surface. The seat is 55 degrees at .045 wide. the under cut is 65 degrees .090 wide and the last cut is a 74.5 .400 wide then an 85 degree .200 wide. This way by the time I am through blending the throat in, it turns into a 75 degree under the 65 degree. I hope that is not confusing.
These are common valve jobs I use. Notice the top angle differs from the seat by only 10 degrees or less, not 15 or 20.

35-45-60-70 Blend 70 up to 60 Good for concave chambers like conventional BBC heads. 18 to 26 degree heads, Dart, Brodix ect ect.

40-45-62-72.5 Blend 72.5 up to 62. Works good for chambers that are concave like 15 degree heads.

40-50-62-72.5 Blend 72.5 up to 62. works well for 12 to 14 degree heads with true convex or strait wall chambers.

45-50-65-72.5-85 Blend 72.5 up to 65. works well for 12 to 14 degree heads with true convex chambers. mainly for high lift, high valve speed, high rev engines that need good seat life.

50-55-65-74.5-85 Blend 74.5 up to 65. for heavily convex shaped chambers. 10-12 degree heads. For ultra high lift, super high valve speed, extreme high rev engines.

55-58-65-75-85 Blend 75 up to 65. Don't even go here! Its hard on seats and very tricky to make work. I hate it but its worth a little power.

58-60-70-75-80-85 Don't blend anything. leave everything sharp even the transition into the bowl. Not worth the valve replacement bill. Worth 4 horsepower above 8800rpm.

[Erland Cox]

Som ni ser ovan så beror sätesvinklarna helt på förbränningsrummen.
Hur förbränningsrummet ser ut efter toppvinkeln bestämmer.

Erland

[Erland Cox]

Här är hur Larry Meaux fräser säten i toppar med konkava förbränningsrum typ cheva big block och small block.

i usually use
38=top cut
45= seat angle
60= bottom cut

70 or 75 = 2nd bottom cut
80 to 90 = 3rd bottom cut or just port that area by hand and blend in

and the very top part of the 38 deg angle gets hand blended into chamber, so it probably close to a 35 deg angle at the transition edge

the 70 or 75 angle gets narrowed and part of it hand blended into bowl area

all angles sharp definition .
MaxRace Software

Det är svårt att få till 38 grader toppvinkel i ett platt förbränningsrum som Volvo om man inte svetsar eller sänker ventilerna mycket.
Jag brukar ha 30 till 35 grader i toppvinkel, 1,3 till 1,5mm 45 graders säte, minst 1,5mm 60 grader, sen 75 grader, minst 1,5mm om det går
och om plats finnes 85 grader i botten.
Ibland slipar jag in bottenvinkeln upp till 75 grader så att 75 till 60 grader blir första skarpa vinkeln.

Erland

[psa]

MBE visade ett klipp på hur mycket flöde dom tappade mellan deras ventiler och dom som finns färdiga att köpa, hujeda mig.
Skall man sen testa säten också så kan det nog betala sig snart med en CNC maskin som Newen, eller åtminstone underlätta rejält (jag får erkänna att jag inte vet vad dom kostar).

[Erland Cox]

Jag tror dom kostar runt 2 miljoner.
Men ventilsäten är ganska logiska, det är även backcut.
Luften svänger max 15 grader och ju längre ut mot förbränningsrummet man kommer desto mindre vill den svänga.
Ju mer lyft man har desto mindre måste luften svänga för att komma runt ventilen och man kan köra brantare säten och förbränningsrum.
Volvo gillar en tjock ventil in med mycket radie från skaftet, 15 graders baksida på ventilen sen 25-35-45 och 90 grader.
Man kan ha en topp fräst för säte men utan insats och svarva insatser som har sugpassning i toppen för att prova olika säten.
Sen får man ju prova med riktiga säten i en motor och se om det funkar lika bra.

Erland

[psa]

Det är ju en ganska stor investering helt klart, dags för avdrag i så fall. Men det är kul att se video när dom kör dom.
Jo jag har nog läst det nån gång innan också att 15 grader är gränsen. Jag tror jag har ett papper på vinkel för släpp av luft också, det var nånstans mellan 20-25 grader max annars vill inte luften släppa ifrån kanter och det blir mer virvel av det istället. Det testades på 2 takts dieslar för fartyg om jag minns rätt, men borde ju stämma på andra ställen också.

Edelbrock gör ju så på alla toppar, dom pressar i färdigbearbetade säten. En kille i USA blev ju tillfrågad av dom hur dom kunde förbättra sig, efter han hade tittat på deras produktion så anmärkten han hårt på styrningar och säten, dom ruskade på huvudet och sa att det kostar för mycket.
Det är intressant när någon faktiskt gör ordentliga mätningar på nya delar, många saker som säljs med tröjor och dekaler är rent skräp.

[Jarmo Y]

Jag läste pdf artikel back to basics av professor Blair.
Erland la in den här.

Motogp engine, 2x30 mm insug ventiler. Säte ytterdia. 30 mm, innerdia. 28 mm. Kanal storlek 28 mm. Inga vinklar.alls utan säte och den är kanske 60 grad?

[Erland Cox]

Det är en simulation på en imaginär motoGP motor.
Jag har ingen aning vad man är uppe i för sätesvinklar nu men när artikeln skrevs var det nog 45 grader.
Ibland visas det lite i Racetech engines tidningen.

Erland

[Erland Cox]

Jag håller på och läser om en gammal tråd på Speedtalk från 2008.
Larry Meaux skriver detta:

In the very first Year i had my SF-901 Dyno,
i was doing around 2-3 Engines a week on the Dyno,
and there were many various makes and Models
with differing RPM Ranges....that gave me around
130+ Engines as a Database that 1st year,
and it quickly became evident that VE was tied to Piston Speed.

anything around 4000 FPM average and LESS FPM Piston speeds
was very hard to make above 100 VE to 105 VE,
no matter what you did like changing Headers specs,
lengthening Manifold Runners, changing CSA's , etc.

basically the VE potential goes up with increasing avg FPM
up to a point until Choke sets in.

För att få bra VE krävs en cylinderdiameter som gör att man får plats med en insugningsventil som inte stryper flödet.
Men samtidigt krävs en kolvhastighet som är över 4000 FPM eller 20,3 m/sek.
Kolvhastighet = (slaglängd i mm X varvtal) / 30000.
Så för en Volvo 230 med 80mm långt slag krävs att max effekt hamnar över 7612 varv.
(30000 X 20,3) / 80.
Varför krävs en hög kolvhastighet för att få bra VE?
Det har med undertryckspulsen man drar mellan 40 och 80 grader ETDC att göra.
Om man drar samma kraftiga undertryckspuls med en mindre kanal vid ett lägre varvtal kan man inte använda kamtider som gör höga VE möjliga.
Detta gäller främst 2 ventils racingmotorer men generellt så är 4 ventilsmotorer mer högvarviga.
Om man ökar slaget på en motor, säg Volvo motorn ovan från 80 till 86mm och den tidigare varvade 7600 vid max effekt
så sjunker varvtalet med samma topp och kam till 7070 varv.
Det innebär att motorn har 7,5% mer tid att andas och den borde då ge mer effekt men inte de fulla 7,5%.
Det är lite att fundera över.
Jag håller på att flytta verkstan men det ska vara klart i år.
Vintern kommer och bilen flyttar från racerbanan till rullande landsvägen och ska förhoppningsvis kunna ge svar på mina frågor.

Erland