Förbränningshastighet Turbomotor

[whilliam]

Nu skrev du sånt här igen Erland:
"Det som är intressant med 50% MFB är att där har man högsta trycket och bränslet har avgett hälften av värmeenergin."

Menar du att hälften ska vara bränt när du har peaktryck? Vi resonerar inte alls lika där och i praktiken stämmer inte denna tes! Motorer, och speciellt med turbo, kan ha helt andra värden och ändå prestera!

Jag skrev tidigare att detta är resonemang på en teoretisk nivå och då utgår man från 50% vid maxtryck men det är inget måste i praktiken.

Du skriver såhär också:
"Om vi squishar gasen så att fördröjningen bara blir 5,5 grader, hälften av innan, vad händer då med resten av kurvan?
Förutom squish finns det reverse squish så aktiverar man flamfronten så att fördröjningen blir mindre så blir förbränningen också snabbare.
Då blir tryckstegingen snabbare och förtändningen måste minskas vilket gör att tryckets arbete på kolven kommer allt senare.
Visst, men då ställer man tändningen så att tryckkurvan inte överskrider tidigare någonstans så har man en teoretisk vinst?
Maxtrycket blir ju högre, ska det inte bli det så blir trycket innan maxtryck lägre och där har man bränt 50% av det som trycker på kolven.
Det finns en avvägning när den senare förbränningen blir en förlust och tändläget blir extremt känsligt."
Du måste här också räkna in att vid senare (och lägre) peaktryck så har kolven börjat röra sig mer neråt, om det då brinner snabbare så "hinner inte" trycket stiga för högt eftersom kolven försvinner undan, det blir ett längre, utspritt, område för peaktryck.
Det motsvarar ungefär den effekt som blir av att det inte "kan spika" på tillräckligt höga varvtal, man skulle kunna säga att man "sänker" det krav på högt varvtal som denna effekt kräver (typ från 10K rpm til 8K rpm)

Vidare, så blir motorn mer okänslig för spikning om fördröjningen halveras (som ditt exempel) Detta beror på att den procentuella variationen i cyklerna får mindre tid på sig att skapas. Samt att ändgaserna får kortare tid av uppvärmning (trycket mot dem blir dock lika men det är gott nog att uppvärmningen minskas)

[whilliam]

Jag förstår inte varför alla säger att det är så svårt att testa olika längd på vevstakarna på ett korrekt sätt.
Jag kan bygga två motorer med exakt likadana delar, men med olika höga block och olika långa vevstakar om någon annan står för delarna, så bromsar vi dem tillsammans. Problemet är som vanligt pengarna. Även universitet med motorlab måste tigga pengar av sponsorer.
Det finns flera olika motorer man kan bygga på, men enklast måste vara VW 8v/16v som finns i olika slagvolymer med olika borr, slaglängder och blockhöjder. Enklast borde vara en 8v som det finns olika toppar till (både uniside och crossflow, samt nya billett) och ett stort urval av eftermarknadsdelar som kamaxlar, insug, grenrör mm.

Du har rätt till viss del, gör man som du föreslår så ser man ju vad det blir för skillnad på JUST DEN motorn med olika längd.
Det kan ju vara en bra grej ändå, för då blir ju den motorn som bäst
Det är dock oerhört mycket mer komplicerat än så, annan staklängd kräver andra kammar för att visa sitt bästa och nu pratar vi bara om cylinderfyllnaden.
(kör en simulering så borde det synas, sånt måste de som gjort simuleringsprogrammet tänkt på)
Ska man blanda in förbränningen också, så krävs det annat utförande på squish och resten av förbränningsrummet också (för att bägge längderna ska prestera sitt bästa)
Slutligen, detta jag tog upp med restgaser runt stiftet, nog kan man tänka sig att det blir skillnader där? Då ska ju även förbränningsrummet kompenseras för detta ( annars hade ju ENBART förbättring av rummets fördelning av restgaser gett bättre prestanda och då var det ju inte stakbytet som "gjorde tricket")

Om jag får gissa, så gör stakbytet EXTREMT liten skillnad i fall ALLT annat optimeras till varje stakes längd, men jag är övertygad (redan) om att den längre staken är bättre i ett sånt läge och därför behöver jag inte bevisa mig själv om detta genom att titta på filmen.

[OttoB]

"Saxofonsnubben kan man skåda företrädesvis på universitet"

Hej!

Har sett inga.

I have investigated this subject, and we are doing mainly doing research work for studying combustion with different fuels, mainly alcohols, diesel and gas in mixed combinations.

We measure cylinder pressure and have optical access to combustion chamber in one engine. We use high speed camera and take a video of combustion process. By filtering different wavelengths we know what is burning at certain crank angle.

We are not aiming for fast combustion. Fast combustion is bad, creating too high Heat Release Rate. We like to have steady, constant burning for every cycle. And maximum pressure at 15 deg ATDC.

For teaching I have B204 with turbo. As a lab exercise we run it on dyno with gasoline and Re85. It is very well instrumented, with cylinder pressure and fast exhaust/intake manifold pressure sensors, so we see also intake and exhaust pulses.

Usually we made lambda test 0.9-1.1 with 10-20-30-40 deg ignition timing and report BSFC with exhaust temperature, usually round 2500 rpm and 70 Nm to simulate normal driving. Load is so low, so knock is not a problem. Octane should be like 70 to make it knock, I guess. For every AFR there is optimum ignition timing. Too late timing and exhaust temp goes up. Too much advance cylinder peak pressure is higher. But efficiency of the engine is not improving, BSFC "stalls". Lean AFR needs more advance to get better BSFC because flame speed is lower. Fuel molecules are few and far between.

Modern turbocharged engine runs maybe 15 deg advance at full load. That means spark jumps about 2 mm before TDC. B230 needs something like 35 degrees, meaning maybe 10 mm. The shape and combustion chamber volume at that point is completely different. Also density and temperature.

If you will have as fast combustion as close to TDC, you will get very rapid pressure rising rate. This can lead to knock, and problem here is that there is huge amount unburned mixture so knock will be huge. Common problem with modern engines, but it is very difficult to catch. You might need over 500000 cycles to get data, because combustion is anything else but steady.

[Erland Cox]

Interesting. That is the kind of input that I was looking for.
What University are you at?

Erland

[OttoB]

Im working at Aalto University, Helsingfors. They are doing simlar studies at Chalmers and Lund, and we collaborate in research.

I dont know how much they put effort on laboratory teaching and exercises but we have several subjects on measurements and sensors, testing and analysing, simulation and engine project.

[Erland Cox]

Jag har en Hot Rod framför mig med ett vevstakslängdstest gjort av Joe Sherman och skrivit av Gray Baskerville.
Hot Rod mars 1992, bägge killarna är tyvärr döda nu.
Joe Sherman som kallades big Joe på SpeedTalk hade byggt motorer framgångsrikt hela livet.
Testet är på en Chevrolet 400 sb med 3,75 i slag och 5,56" och 5,7"vevstakslängd.
Jag hade hellre sett ett test på en riktig pro stock motor men detta är vad jag har nu.
Eftersom kamtiderna påverkar enormt ska egentligen motorerna testas med optimala kammar för varje kombination.
Jag har en artikel nånstans om en IHRA pro stock Ford.
Den hade testats med olika blockhöjd och motorn som gav runt 1600 hästar gav 30 hästar mindre med längre stakar.
Jag ska se om jag kan klara att scanna och lägga upp hela artikeln senare men jag kan skriva av slutledningsrutan:

"Notice how the 400 short rod motor gives more torque (515 ft-lbs at 5500 rpm than the 350 long rod motor 507 ft-lbs at 5500 rpm) yet equals the power ot the 350 rod combo with 575hp at 6250 rpm.
But the longer rod motor makes more hp with 585 hp at 6750 rpm and pulls more airflow as well.
So it is a stand off.
If the reader desires a little more torque at a lower rpm the shorter rod combination works although it does stress the cylinder walls a little more.
On the other hand if you are looking for more hp at a higher rpm, then the 5,7" combo looks good."
(Samma motor med 400 och 350 cheva staklängd.)

Erland

[Erland Cox]

Im working at Aalto University, Helsingfors. They are doing simlar studies at Chalmers and Lund, and we collaborate in research.

I dont know how much they put effort on laboratory teaching and exercises but we have several subjects on measurements and sensors, testing and analysing, simulation and engine project.

Could you read and understand my theories about"the softer chamber"?
Maybe you can give some insight on why it seems to help against knock.
I don't have a degree from a University, I have only been at the technical gymnasium so I am lacking a lot of theoretical knowledge.
But I read a lot and try to implement the best of what I see other succesful racers are doing.
Testing to see if it works for me first.

Erland

[Erland Cox]

And trying to understand why so I can use that knowledge.

Erland

[whilliam]

Eftersom kamtiderna påverkar enormt ska egentligen motorerna testas med optimala kammar för varje kombination.
Erland

Fantastiskt att vi är ense om ytterligare en sak

"Notice how the 400 short rod motor gives more torque (515 ft-lbs at 5500 rpm than the 350 long rod motor 507 ft-lbs at 5500 rpm) yet equals the power ot the 350 rod combo with 575hp at 6250 rpm.
But the longer rod motor makes more hp with 585 hp at 6750 rpm and pulls more airflow as well.
So it is a stand off.
If the reader desires a little more torque at a lower rpm the shorter rod combination works although it does stress the cylinder walls a little more.
On the other hand if you are looking for more hp at a higher rpm, then the 5,7" combo looks good."
(Samma motor med 400 och 350 cheva staklängd.)
Erland

Vet man att alla andra faktorer är anpassade till staklängden här? Exempelvis insugsflöde samt de andra sakerna jag tog upp tidigare om utformning av förbränningsrum?

[Kadett4wd]

Jag har en Hot Rod framför mig med ett vevstakslängdstest gjort av Joe Sherman och skrivit av Gray Baskerville.
Hot Rod mars 1992, bägge killarna är tyvärr döda nu.
Joe Sherman som kallades big Joe på SpeedTalk hade byggt motorer framgångsrikt hela livet.
Testet är på en Chevrolet 400 sb med 3,75 i slag och 5,56" och 5,7"vevstakslängd.
Jag hade hellre sett ett test på en riktig pro stock motor men detta är vad jag har nu.
Eftersom kamtiderna påverkar enormt ska egentligen motorerna testas med optimala kammar för varje kombination.
Jag har en artikel nånstans om en IHRA pro stock Ford.
Den hade testats med olika blockhöjd och motorn som gav runt 1600 hästar gav 30 hästar mindre med längre stakar.
Jag ska se om jag kan klara att scanna och lägga upp hela artikeln senare men jag kan skriva av slutledningsrutan:

"Notice how the 400 short rod motor gives more torque (515 ft-lbs at 5500 rpm than the 350 long rod motor 507 ft-lbs at 5500 rpm) yet equals the power ot the 350 rod combo with 575hp at 6250 rpm.
But the longer rod motor makes more hp with 585 hp at 6750 rpm and pulls more airflow as well.
So it is a stand off.
If the reader desires a little more torque at a lower rpm the shorter rod combination works although it does stress the cylinder walls a little more.
On the other hand if you are looking for more hp at a higher rpm, then the 5,7" combo looks good."
(Samma motor med 400 och 350 cheva staklängd.)

Erland

Kika på avsnittet jag hänvisar till, det är Steve Brulé vid spakarna i dynon tillsammans med Steve Dulcich och David Freiburger.
Alla inblandade i gamla Hot Rod magazine.
Olika blockhöjd på en v8 är förödande för testets resultat eftersom insugslängden blir att skilja.
Vilket också prostockbyggare flera ggr erkänt, att de vill inte ha högre deckhöjd pga det skapar fel insugsavstämning(och de tappar effekt pga det).
I testet jag hänvisar till så är insuget hela tiden detsamma, så avstämningen skiljer inte, vilket ger resultatet jag även personligen sett med egna bygget.

[whilliam]

We are not aiming for fast combustion. Fast combustion is bad, creating too high Heat Release Rate. We like to have steady, constant burning for every cycle. And maximum pressure at 15 deg ATDC.

This data seems to me lika no high load turbo engine, what pressure at peak?

When you say "steady constant burning" what about steady, rapid, constant burning?
Also a constant burning rate is not possible, since it is burning faster and faster as the pressure is raising.

Lean AFR needs more advance to get better BSFC because flame speed is lower. Fuel molecules are few and far between.

More advance is the trick here, but what about others to make burning faster? Maybe higher compression? Maybe better controlled swirl/squish/tumble as to direct the most of the "heavy" fuel molecules towards the spark plug?

Remember: ignition delay (from spark to a safe burn) will get shorter and more reliable the later it will occur in the compression stroke (maximum pressure is right at TDC and this will start the combustion fastest of all points)

Usually we made lambda test 0.9-1.1 with 10-20-30-40 deg ignition timing and report BSFC with exhaust temperature, usually round 2500 rpm and 70 Nm to simulate normal driving. Load is so low, so knock is not a problem. Octane should be like 70 to make it knock, I guess. For every AFR there is optimum ignition timing. Too late timing and exhaust temp goes up. Too much advance cylinder peak pressure is higher. But efficiency of the engine is not improving, BSFC "stalls".

Peak preasure is too early if no improving on efficiency is shown, what about faster initial burn rate here? Keeping the timing at normal levels but finding right spot for peak pressure by altering burning speed?

Modern turbocharged engine runs maybe 15 deg advance at full load. That means spark jumps about 2 mm before TDC. B230 needs something like 35 degrees, meaning maybe 10 mm. The shape and combustion chamber volume at that point is completely different. Also density and temperature.

If we could make the burn rate faster in this examble, say that we would improve it so that we could send the spark at 20 degrees instead of 35 (of course with the peak pressure at the same point)
Would that be a bad thing?

If you will have as fast combustion as close to TDC, you will get very rapid pressure rising rate. This can lead to knock, and problem here is that there is huge amount unburned mixture so knock will be huge. Common problem with modern engines, but it is very difficult to catch. You might need over 500000 cycles to get data, because combustion is anything else but steady.

Knock is from different forces acting to start the fuel to burn. The only force that is getting stronger with a fast burn is the shock wave, this could, truly, make the charge to start burning but the other forces is smaller at fast burn rate (i.e. heat and time for the charge to ignite)
Are you sure that you can make testing at the low revs you do and get good conclusion from it to say how an engine will work at high revs?

There is an effect of the piston "leaving" and every combustion will take its time, think of the piston leaving so fast that the knocking could not occur (because the time for it is to short)
This is the situation that would happen in a race engine but hardly in your test engine?

[whilliam]

Jag har en Hot Rod framför mig med ett vevstakslängdstest gjort av Joe Sherman och skrivit av Gray Baskerville.
Hot Rod mars 1992, bägge killarna är tyvärr döda nu.
Joe Sherman som kallades big Joe på SpeedTalk hade byggt motorer framgångsrikt hela livet.
Testet är på en Chevrolet 400 sb med 3,75 i slag och 5,56" och 5,7"vevstakslängd.
Jag hade hellre sett ett test på en riktig pro stock motor men detta är vad jag har nu.
Eftersom kamtiderna påverkar enormt ska egentligen motorerna testas med optimala kammar för varje kombination.
Jag har en artikel nånstans om en IHRA pro stock Ford.
Den hade testats med olika blockhöjd och motorn som gav runt 1600 hästar gav 30 hästar mindre med längre stakar.
Jag ska se om jag kan klara att scanna och lägga upp hela artikeln senare men jag kan skriva av slutledningsrutan:

"Notice how the 400 short rod motor gives more torque (515 ft-lbs at 5500 rpm than the 350 long rod motor 507 ft-lbs at 5500 rpm) yet equals the power ot the 350 rod combo with 575hp at 6250 rpm.
But the longer rod motor makes more hp with 585 hp at 6750 rpm and pulls more airflow as well.
So it is a stand off.
If the reader desires a little more torque at a lower rpm the shorter rod combination works although it does stress the cylinder walls a little more.
On the other hand if you are looking for more hp at a higher rpm, then the 5,7" combo looks good."
(Samma motor med 400 och 350 cheva staklängd.)

Erland

Kika på avsnittet jag hänvisar till, det är Steve Brulé vid spakarna i dynon tillsammans med Steve Dulcich och David Freiburger.
Alla inblandade i gamla Hot Rod magazine.
Olika blockhöjd på en v8 är förödande för testets resultat eftersom insugslängden blir att skilja.
Vilket också prostockbyggare flera ggr erkänt, att de vill inte ha högre deckhöjd pga det skapar fel insugsavstämning(och de tappar effekt pga det).
I testet jag hänvisar till så är insuget hela tiden detsamma, så avstämningen skiljer inte, vilket ger resultatet jag även personligen sett med egna bygget.

Här är du "mitt i prick" Patrick! Jag tror att Erland vet med sig detta men väljer att "bortse" från det i argumentationen.
Så som jag beskrev för Pacman om testerna så har Erland "delvis" rätt (men det är ju inte sådant vi ska diskutera här)
Observera nu att jag menar att han har rätt för just den motor han beskriver och då utan att den har "optimerats" för staklängden - men fel på andra motorer och som "teori" betraktat

[whilliam]

Im working at Aalto University, Helsingfors. They are doing simlar studies at Chalmers and Lund, and we collaborate in research.

I dont know how much they put effort on laboratory teaching and exercises but we have several subjects on measurements and sensors, testing and analysing, simulation and engine project.

Could you read and understand my theories about"the softer chamber"?
Maybe you can give some insight on why it seems to help against knock.
I don't have a degree from a University, I have only been at the technical gymnasium so I am lacking a lot of theoretical knowledge.
But I read a lot and try to implement the best of what I see other succesful racers are doing.
Testing to see if it works for me first.

Erland

Jag har inga problem att förklara detta för dig
Squish går att påverka genom att ändra tidpunkten då den är starkast och även kraften på den totalt (detta brukar du tänka på när du pratar spalthöjd, area och att den är vinklad eller avslutas med en radie)

Vad du inte tänker på (åtminstone har det inte framkommit ännu) var träffar sqishkraften nånstans i förbränningsrummet? Du får enorm skillnad på om den träffar rakt emot stiftet eller om den ger mest kraft på ställen där den kan få fart på virvlarna utan att förstöra för stiftet.

Det är alltså högintressant med RIKTNINGEN på squishverkan.

Jag skrev detta tidigare och då skrev jag även om andra möjligheter att styra squish. (och därmed styra förbränningen till att bli mer "repeterbar")

[Kadett4wd]

Jag vurmar för långa stakar redan men tycker Erland har lite rätt i att det inte gör nån himmelsvid skillnad på de nivåer som man kan ändra staken i ett motorbygge.

Jag har nog aldrig nånsin skrivit att det ger himmelsvid skillnad, det är eran förmåga att måla upp allt helt svart/vitt som sätter in igen.
Jag vill påpeka igen att det var några grader, det ser inte jag som nån brutal skillnad heller, men det kan vara en skillnad man behöver.

Kollade avsnittet igen medan jag skriver:
Långstakemotorn var okänslig mellan 34-38grader tändning, samma effekt, men de lämnade den på 38.
Kortstakemotorn ville inte ha 34 grader och gav mindre på 38 grader, och gav lika effekt som långstakemotorn mellan 40-42grader.
Det kan essentiellt bli en skillnad på hela 8 grader om man vill nyttja 'fenomenet' helt.
Nog så viktigt anser jag, 8 grader är inte fy skam om man vill leta mindre peaktryck runt TDC.(inte VID tdc)


Säsongspremiär igen igår, nog så intressant för alla här.
https://www.motortrendondemand.com/deta ... t/1538047/

[Kadett4wd]

Gjorde en beräkning på en motor med två olika rodratio på 100mm slaglängd.
Med värdena i grader från enginemasters så blir det:
(jag har avrundat decimaler)
13mm före tdc blir 38 grader med rodratio 1.8 och 100mm slaglängd
17mm före tdc blir 42 grader med rodratio 1.6 och 100mm slaglängd

Ganska ansenlig skillnad vill jag påstå, att kunna tända 4mm senare och ändå få samma effekt, och då har jag räknat med 38 grader på långstakemotorn, 34 grader skulle bli än mer skillnad.(~11mm)