- Detta ämne har 39 svar, 12,245 deltagare, och uppdaterades senast för 11 år, 8 månader sedan av
TomK.
-
Inlägg
-
Gilarski
Intressant!
Nu kanske man börjar förstå vad kvarnis i bland pratar om.. 😉/Larsa
Hehe, ja han & några till här på Forumet kan ju mycket mer än det lilla jag delar med mig men förhoppningsvis kan vi reda ut lite
av mystiken kring hur en motor funkar & hur man når högre effekt 🙂Har redigerat/lagt till lite istället för att fylla på med en ny Post.
Många funderar säkert, jaha, men hur vet jag att en Intercooler är bra eller dålig. Det är som sagt dess avsaknad av tryckfall samt förmåga att avleda insugsluftens värme som är avgörande för hur mycket pulver man lyckas kräma ur.
Så, hur mycket kan man tjäna på att montera en eftermarknads Intercooler ? Jag räknade lite på detta för ett bra tag sedan och kom fram till att en temperatursänkning om 50 grader skulle ge 10% mer i moment över större delen av registret. Beräkningen var sådan att ju kallare luft, desto mera syre får man in i förbränningsrummet, därmed måste man balansera med mera bränsle -> mer energi frigörs vid förbränningen -> mer effekt. Ovan resonemang gäller vid samma laddtryck.
Men vad innebär det då att en Intercooler “är god för 400 hk”? Detta är en lite svårt ämne måste jag erkänna då jag inte funnit exakt hur man testar/mäter 🙁
En ingenjörs mässig bedömminig från mig är att; man antar en viss kylning för en given luftvolym som motorn sväljer i sig och därmed passerar Intercoolern. När verkningsgraden, dvs förmågan att kyla inluften jämfört med vad dess temperatur är ut ur Intercoolern, går ned under en viss nivå (säg 60%), ja då anser man att luftflöden över denna nivån inte kommer kylas effektivt nog, man kan helt enkelt då inte stödja högre luftflöden med gott resultat.
Luftflödet är ju direkt ett mått på den effekt man får ut ur motorn eftersom luft+bränsle ger en förbränning som genererar mekanisk rörelse, och ju mer luft/bränsle, desto mer effekt 🙂
Det jag fann på Perrins hemsida var att de helt sonika mätte tempen före och efter Intercoolern och som sagt, utifrån detta skall man teoretikst kunna beräkna effektvinsten man får med kallare luft. I deras fall var vinsten obefintlig jämfört med en TMIC vid lägre ladd (1,2 bar), däremot vid 1,4 så blev det bättre på de riktigt höga varven, men inte nåt nämnvärt på de lägre, se nedan:
##########Stock TMIC 17psi###############PERRIN FMIC 17psi
3000RPM####Inlet 171F/ Outlet 97F##########Inlet 197F/ Outlet 92F
4500RPM####Inlet 204F/ Outlet 102F#########Inlet 248F/ Outlet 91F
6900RPM####Inlet 261F/ Outlet 138F#########Inlet 300F/ Outlet 99FIC Efficiency for stock was 71%-63% at redline while 80%-86% at redline for Perrin.
AT these lower boost levels the turbo works perfect and has no issues keeping up with extra plumbing.
###########Stock TMIC 20psi############PERRIN FMIC 20psi
3000RPM#####Inlet 218F/ Outlet 110F######Inlet 213F/ Outlet 103F
4500RPM#####Inlet 245F/ Outlet 113F######Inlet 274F/ Outlet 103F
6900RPM#####Inlet 289F/ Outlet 149F######Inlet 314F/ Outlet 107FIC Efficiency for stock was 72%-63% at redline while 75%-84% at redline for Perrin.
Ovan siffror kommer från test på en 2002-2007 WRX/STI (som jag trodde hade olika IC förvisso men OK).
Tre observationer:
1. Den längre insugsvägen ger upphov till mycket högre temperatur in till Intercoolern som är frontmonterad.
2. Det är först vid högre ladd (>1,4 bar) samt högt varvtal (stort gasflöde) som en frontmonterad IC har verkligen effekt.
3. Verkningsgraden på en Perrin är ~10% högre, vilket torde medföra kallare luft och därmed mer effekt vid samma ladd.Det viktiga här är att man de facto kommer kyla luften lite bättre även på det låga registret i en FMIC jämfört med en TMIC, men eftersom FMIC rören exponeras för varm luft under längre tid så kommer inloppstempen till FMIC vara högre, så då spelar det ingen roll att den faktiskt kyler bättre än en TMIC, eftersom tempen ut från FMIC ändå blir ungefär densamma vid låga rpm (under 4500).
Så, om man inte avser ligga på 5000-8500 rpm och ladda minst 1,4-1,5 ‘hela tiden’ så har jag oerhört svårt att se nyttan med en FMIC.
Jag har själv en FMIC Hyperflow Technologies och tycker det ser lite ball ut, jag laddar 1,6 bar så visst, emellanåt kanske jag har lite nytta av den men jag får lite mera turbolag så i slutändan är en FMIC i princip overkill sålänge du ligger under ca. 350hk på hjulen.
Summerat så kan en FMIC vara bra vid högre effekter men det är få av oss som har motorer som levererar pulver för dessa siffror faktiskt. 🙁 Vid höga effekter/gasflöden så är det dock inget snacka om att en FMIC är kung över TMIC 😎
En annan sak att fundera på: är en Perrin att föredra framför en HKS eller Forge ? Alla tre är etablerade och duktiga, det skiljer säkert lite saker mellan dem men så länge kärran levererar under ~350 hjulhästar så spelar det ingen större roll vad man väljer skulle jag våga påstå, visst, det kan handla om 20Nm hit elelr dit, men mer än så har jag oerhört svårt att se det skiljer dessa IC-leverantörer emellan (vid dessa ‘moderata effektuttag’). På högre effekter så skiljer det nog mera (min spontana gissning).
Alla etablerade IC-aktörer vet ungefär hur man slussar luften effektivast genom en IC, man vet hur man uppnår kylning och hur man dimmensionerar kanalerna, materialen är i princip uteslutande aluminium. Det handlar även om hur stor/tjock IC man lyckas bygga, dvs. dess volym.
Rördragning och dimmensioner, silikon vs. hardpipes etc. här kan man nog optimera endel också men detta tänkte jag inte skriva om denna gången.
Jag gick in på http://www.hyperflow.com.au för att kola lite på min egna FMIC och jämför med deras bättre TMIC. Det jag gillade med deras sida var att de anger vad deras IC är lämpade för, vilket för en typisk TMIC var 250-300 kw på hjulen, dvs. dessa funkar fint om du har bortåt 350kw på veven, det vill säga säg 450 hk på veven! Jag har på ett antal reportage läst motsvarande siffror för TMIC så detta är inte några glädjesiffror för en seriöst byggd TMIC.
Återigen, en TMIC’s verkningsgrad är lägre samt är dess volym mindre så den har svårare att kyla stora mängder varm luft men som sagt, de flesta av oss har ytterst sällan (om ens alls) nytta av dessa FMIC.
En aspeket att beakta, knackning inträder nästintill uteslutande på höga varvtal när luften är som varmast och luftflödet är som högst, det är vid dessa tillfällen en FMIC ger dig lite större säkerhetsmarginal.
En annan aspekt som talar mot FMIC är det faktum att en viss luftvolym, ryms i rören, denna luft skall motorn svälja i sig till det lägre trycket innan det högre trycket kommer fram, det är denna ‘process’ som gör att en FMIC svarar något långsammare vid gasrespons.
Jag har inte mätt upp denna ‘lufttrycksfördröjning’ men om vi antar att rören är 5cm i diameter och 2,5 meter långa så motsvarar detta 5 liter luft. en EJ20 sväljer under sugmotor förhållanden 2 liter luft vartannat varv (4 takter avverkas på 2 varv på veven) så det tar ungefär 6 varv på veven innan det börjar svara. Vid 2500 rpm (2500 vev-varv per minut) så motsvarar 6 vev varv 0,15 sekunder. Denna fördröjning finns hela tiden sålänge trycket ökar mellan mätningarna så att säga.
Vid högre varvtal kommer tiden sedermera bli kortare, då ju motorn sväljer mera luft under 1 minut vid 6000 rpm jämfört med 2500 rpm. Till detta bör man lägga lite tid då en FMIC innehåller större luftvolym än en TMIC, så säg kanske 0,2-0,3 sekunder i tryckfördröjning över det lägre registret. På det högre registret färdas luften fortare, varpå fördröjningen blir kortare.
Ovan ger kanske inte svar på allt men summerat så anser jag att en FMIC är mest effektiv om man har riktigt balla effekter, annars vid lägre effekter så är det lite tveksamt om den gör nån större nytta, mer än +25nm/25hk på övre delen av registret.
Innan vi börjar:
Viktigt: Övertrycket är, lite förenklat, en konsekvens av att motorn inte orkar svälja all luft turbon levererar. En oändligt stor motor skulle kunna svälja all luft en turbo levererar, vilket därmed skulle få till konsekvens att man aldrig lyckades bygga något övertryck i insuget. 🙂
Redan i slutet på 1800 talet började man testa turboliknande lösnigar för att öka effekten på dåtidens motorer. Tidigt 1900-tal började man på alvar nyttja avgasdrivna kompressorer, vad vi idag kallar Turbo. Dessa aggregat började främst användas inom flyg men kom snabbt att även förekomma på fartyg och tåg, främst dieselmotorer.
När det gäller flyget så hade Turbon en lite ‘speciell funktion’:
Faktum är att när kolven i en sugmotor åker ned så drar den in luft, men, mängden luft som defacto kommer fylla förbränningsrummet beror på flera saker (jag kommer beröra flera i senare inlägg) men en av dessa är atmosfärstrycket.
På en sugmotor så är detta relativt viktigt, då ett lågt atmosfärstryck gör att mindre luft ‘pressas’ in i förbränningsrummet under insugsfasen jämfört med om atmosfärstrycket är högt. 5000 meter upp i luften är atmosfärstrycket ungefär hälften mot på marken vilket får till följd att en motor går sämre på hög höjd.
Just detta fenomen ville man på flytmotorsidan stävja med en turbo, som då skulle säkerställa att man behöll ungefär samma tryck i insuget oavsett höjd man flög på.
Nåväl, i våra motorer däremot så har Turbon ett annat syfte, som bekant så är det för att höja effekten 🙂 Den volymetriska effektiviteten på en motor varierar med atmosfärstrycket men även med hur insuget ser ut, hur kammarna ser ut och hur stora ventilerna är (bl.a). En EJ20 motor är på 2 liter, dvs. varje cylinder kan dra in 0,5 liter luft under sugförhållanden. MEN, den volymetriska effektiviteten är sällan så hög, så att motorn drar kanske bara in 0,40 liter vilket innebär att man får ut mindre effekt 🙁
Så, detta kan man som sagt bland annat få bukt med genom att överladda, det vill säga man tvingar in mera luft med hjälp av en Turbo. Med Turbon kommer man inte bara höja den volymetriska verkningsgraden, man tillför även den en dynamiska kompression. Summerar man den statiska och den dynamiska kompressionen så komemr alltså motorns momentana kompression vara riktigt hög, vilket innebär att man nyttjar bränslets energi bättre. Man uppnår ungefär samma effekt som en sugmotor med hög kompression. (kommer skriva mer om detta i senare inlägg).
Okej, så är 1,5 bars laddtryck alltid lika mycket luft oavsett motor ? Nej är svaret, exempel.:
En EJ20 sväljer 2 liter luft vartannat vev-varv medan en EJ25 sväljer 2,5 liter luft. Förutsatt att dessa fungerar ungefär likadant så krävs det sedermera 25% mer luft till en EJ25 än en EJ20 för att uppnå samma övertryck. Alltså, teoretiskt skall en EJ25 leverera 25% mer effekt vid samma laddtryck som en EJ20, eftersom mängden luft som man tillför är större i en EJ25 och därmed tillåts mera bränsle att antändas -> mer energi frigörs -> mer effekt! 🙂
Ok, men hur mycket mer effekt får jag ut om jag laddar 1,5 bar jämfört med 1 bar ? Återigen, lite förenklat: Att komprimera luft skapar friktion mellan syreatomerna, det vill säga luften blir varmare, ju högre ladd, desto varmare luft, och varm luft vill vi undvika då denna upptar större volym än kall luft.
Det finns en ‘Allmän gaslag’ PV=kNT
P = Tryck (Pa)
V = Volym (m3)
k = Boltzmann constant (1.381×10?23 J·K?1)
N = Antal molekyler för gasen i fråga (syre)
T = Temperaturen…och utifrån denna kan man få en bra indikation på hur ökad temperatur i kombination med ökat tryck påverkar antalet syremolekyler som får plats i en konstant volym (cylindern), vilket ger en vink om den effektökning man kan få genom att ladda på hårdare.
Jag skall kika lite på detta till nästa inlägg 🙂
Eiiiiik
Är kul läsning detta 🙂 vissa saker är basic och vissa saker är jättekul! 😀
Snyggt jobbat!Mäki
En tanke angående TMIC & FMIC.
Det finns ju avgasbandage som till stor del isolerar värmen så den stannar inom grenrör, downpipe eller vilken del man nu än lindar in det i.
Det måste ju säkerligen finnas någonting som isolerar (håller kvar kylan) i röret. Lindar/isolerar man biten mellan intercooler och insug borde det ge en positiv effekt.
BAra en liten tanke, men det lär ju inte kunna vara helt omöjligt?
goffemannen
En tanke angående TMIC & FMIC.
Det finns ju avgasbandage som till stor del isolerar värmen så den stannar inom grenrör, downpipe eller vilken del man nu än lindar in det i.
Det måste ju säkerligen finnas någonting som isolerar (håller kvar kylan) i röret. Lindar/isolerar man biten mellan intercooler och insug borde det ge en positiv effekt.
BAra en liten tanke, men det lär ju inte kunna vara helt omöjligt?
Jag har funderat på att göra nått sånt på min. Det finns ju värmeavledande coating. Tvärtom mot värmespärrande coating som man använder på avgasdelar.
http://www.weirdperformance.se/weirdperformance/main.nsf/general/BA9BD610474955AFC12577E40033C867
Eiiiik: Tack för lite feedback 🙂
Mäki/Goffemannen:
Ja detta är intressant, lite tankar 🙂 :
Den komprimerade luften, som ju är varm i IC-rören på grund av att den komprimerats av turbon (när den laddar) exponeras för motorvärmen. Så, ju längre tid luften färdas inne i IC-rören ju mer kommer den värmas upp av den omkring liggande värmen i motorrummet. För att IC rören inte skall leda in värmen från motorrummet måste IC-rören då reflektera bort den påstrålade värmen som kommer från motorrummet, å andra sidan, det kan väl inte vara fel att avleda den värme som den komprimerade luften har likt länken Goffemannen lade upp.
Jag är bara en ingenjör med teoretisk kännedom och mycket liten praktisk erfarenhet så jag vågar inte säga för mycket här 😉
Säg att vi börjar med att utsätta motorrummet för mindre värme, genom ett avgasbandage, typ: http://www.exhaustwrapshop.com/default.aspx detta skall enligt dem själva sänka tempen rätt ordentligt i motorrummet, även om 50% låter sjukt bra så vågar inte jag ifrågasätta det 😮
Effekten av avgasbandage torde bli mer uppenbar på en FMIC eftersom ju dessa rören utsätts under längre tid, det vill säga FMIC skulle tjäna mera på avgasbandage jämfört med en TMIC.
Fasiken, blev helt plötsligt själv sugen på att testa det där med avgasbandage 🙂
En sak som kan vara värd att nämna gällande FMIC och TMIC testet som Perrin gjort, föutom att jag skarp gillade att de så konkret mätt de viktiga storheterna temp, varvtal och ladd (säger förvisso kanske inte allt om själva luftflödet/volymen) men det är det faktum att de testade mot en standard TMIC. Så vad vill jag säga då; jag menar att en lite ballare TMIC skulle nog hålla rätt jämna steg med deras FMIC upp till vissa effekter (gissningsvis 400-450 på veven).
Kvarnis
En viktig msak när det gäller turbon är hur den kommer bete sig i en viss applikation, det är det som är den stora grejen.
Att välja rätt agg för applikationen är en stor del av kakan.
Det går inte alltid att räkna fram hur det kommer att funka men det kan ge en indikation på om man valt/funderar på rätt snurra.
En flödeskarta över turbon man fundrar på är en bra början.Mindre agg och standard agg brukar ju vara testade så där kan man oftast gå på erfarenhet. Att betla lite mer för en turbo som provad och man vet fungerar är oftast den bästa inversteringen man gör efetr ecu’n till sin bil 🙂
Det slutliga valet gör man efter den applikatioen man är ute efter, dvs hur tidigt den kommer till liv vs den topp effekten den kommer lämmna.
En viktig sak när det gäller turbon är hur den kommer bete sig i en viss applikation, det är det som är den stora grejen.
Mycket bra input att beakta när man bygger/modifierar sin kärra 🙂
Jag skall lite senare ge mig i kast med att försöka titta närmare på olika typer av agg, skillnader på huset & impellerna, luftflöden, verkningsgrad etc.
Även här tror jag du med flera har massor med värdefull praktisk erfarenhet som vore intressant att få ta del av 😉
LegacyLarsa
Intressant! 🙂
och dessutom från basic, det är toppen, då jag varken är ingenjör eller tangentbordsknackare.. 😉
/Larsa
NickeH
intressant läsning, är ju ingenjör själv så då vill man se formler och siffror och sånt 🙂
här är ett dokument som är rätt bra för att förstå hur laddtrycket styrs.
http://www.scribd.com/doc/104227/How-Subarus-Factory-Boost-Control-System-Works-v11-01intressant läsning, är ju ingenjör själv så då vill man se formler och siffror och sånt 🙂
här är ett dokument som är rätt bra för att förstå hur laddtrycket styrs.
http://www.scribd.com/doc/104227/How-Subarus-Factory-Boost-Control-System-Works-v11-01Ja, den är bra den 🙂
Har fått lite inspiration till att skriva så jag tänkte tjöta lite kring avgasystemet, har precis läst på 🙂
Ett avgasystem har primärt bara ett enda syfte, att dämpa tryckvågernas amplitud så att de inte stör våra medtrafikanter. App-app säger någon, i sugmotorer kan man även stämma av systemen så att ett visst mottryck hjälper motorn att gå bättre. Till viss del sant, men det mesta ligger då i grenröret skulle jag vilja påstå, men låt oss fokusera på avgasystemet efter turbon nu 🙂
När avgaserna trycks ut av kolven ur förbränningsrummet och pressas ut i grenröret vill man ha ut dem så fort som möjligt, lätt ska det gå också. Väl igenom grenröret (jag kommer skriva om grenrör nån annan gång) så träffar avgaserna turbon. Turbon utgör ett hinder men den vill vi ju ha kvar 😉
Trycket på avgaspulsen framtill är ungefär lika högt som det inne i förbrännigsrummet. I pulsens andra ända däremot är det nästintill vacuum (vilket är bra för den avgaspuls som kommer efter (men detta tar vi i nästa inlägg).
Nu händer 2 saker, motståndet i rören gör att det blir jobbigt att trycka ut avgaserna, vilket man kallar mottryck. Därtill, avgaserna svalnar allt mer på sin väg ut ur avgasystemet.
Eftersom de svalnar upptar de en lägre volym än när de är varma, Om de upptar en lägre volym innebär detta att antalet molekyler ökar per volymenhet för att fylla ut tomrummet, då blir det tyngre att trycka ut avgaserna, INTE BRA!
En variant på allmänna gaslagen ger : PV=kNT
P = Trycket
V = Volymen på gasen
K = en konstant (Bolzman)
N = Antalet molekyler (är konstant, värdet beror av mängden luft/bränsle)
T = Temperaturen på avgasernaOK, vad händer då om vi byter ut vår downpipe till en grövre ?
Mottrycket i systemet minskar precis efter turbon jämfört med tidigare vilket gör att avgaserna flödar förbi turbon lite snabbare än tidigare, bättre spool-up, grattis!!! Gaserna flödar fortare förbi, vilket även medför att de inte svalnat lika mycket på samma sträcka som tidigare, vilket är bra eftersom varma gaser rör sig fortare.
Motorn kommer bli generellt rappare eftersom kolvens jobb med att trycka ut de förbrända gaserna nu är lite lättare, dvs. veven kommer rotera lite lättare än tidigare.
Har vi ökat toppeffekten, ja det har vi faktiskt (lärde mig detta idag 😮 ). Den energin som tidigare gick åt till att trycka ut gaserna kan istället läggas på svänghjulet, dvs. vi har de facto fått mer hästar i motorn eftersom den nu går effektivare 🙂
En halvbra parallell-jämförelse är hur man mäter bilens hästkrafter, BHP resp DIN. Där den första tar hänsyn till förluster på grund av att driva servopump, generator, olejpump osv. Även detta är laster som gör att den effektiva energin som överförs till svänghjulet är lägre än om man inte kopplar in alla sakerna.
Ska man köra mer 3″ på downpipen? funkar, men inte större om du frågar mig, vi vill ju ha ut avgaserna så fort som möjligt, de utgör ju ett hinder för motorn, men dess temperatur skall hållas hög så länge det är möjligt och därmed har de hög gashastighet ovh med för grova doningar kommer ju avgaserna ‘stocka upp sig’ inne i rören eftersom de blir kallare på sin väg fram och om de dessutom stannar upp så blir det ju riktigt dåligt 🙁
Kalla avgaser kräver som sagt mer energi att trycka ut, energin vi vill lägga på svänghjulet och inte på kolvens rörelseenergi för att trycka ut avgaserna.
Man kan säga generellt att det är i downpipen den absolut största effekten sker i avgasystemet (efter turbon), resten av rörsystemet har mindre betydelse, även om 3″ jämfört med 2,5″ kan hjälpa något. På en ‘normaltimmad’ motor har man så låga avgasflöden att grövre doningar är 3″ troligen kommer göra att bilen snarare går sämre eftersom gaserna stockar upp sig & blir kalla längre ner i systemet (ju längre från förbränningsrummet vi kommer).
Ovan siffor är appliverbara på våra motorer medan riktigt stora motorvolymer (5-6 liter) erbjuder ännu högre avgasflöden och där kan man kanske fundera på ännu lite större doningar (tänk lastbil).
Om man däremot tittar på ljuddämparna så finns det nog ingen dämpare på marknaden som ökar effekten. Det finns tester på att vissa dämpare funkar lika bra om ett helt rakt system men de ökar knappast effekten. (jag har då inte sett nån dyno där byta av dämpare ökar effekten jämfört med raka rör). Så, ju fler dämpare du har, desto mer effekt förlorar du då det blir ‘tungt för avgaserna’ att komma ut.
Var lite trött igår så några saker blev inte 100, nu åtgärdat 😮
Riktigt bra sida om Turbos:
- Du måste vara inloggad för att svara på detta ämne.