Moottorin pumppaushäviöt

[naukkis]

Enpä ole ikinä kuullutkaan että suihkupumppu-järjestelyllä tehtäisiin kampikammioon F1:ssä alipaine, tiedän kyllä että sillä voi aeroa parantaa tekemällä tuomalla korkeanopeuksinen virtaus diffuusorin ulostuloon mutta että kampikammioon. Jotenkin nyt tuntuis että tämä vaatii vähän varmistelua ennenkuin suostun uskomaan.

Pakokaasujen energialla saa tehtyä liki barin alipaineen oikein sijoitetuilla ilmakanavilla. Yleisesti käytetty systeemi ilman imemiseen pakokaasujen sekaan ennen lambda-ohjauksia, eli kanavat nopeimman virtauksen alueelle pakokanavan kattoon jossa olevaan koloon suurin alipaine muodostuu. Yleinen nimitys em. kanaville oli pulse-air, pair. Prätkissä tosiaan joissa noita on niin on helppo alipaineistaa kampikammio ja on niistä jokusen kaakin hyötyjäkin saatu mitattua vaikka alipainekanavat aavistuksen pieniä ovatkin em. käyttöön.

Mersun selitys cold-blow puhallukselle diffuusorien suitsimisen aikaan oli juuri että kampikammion alipaineistussysteemin takia kaasuläppää ei voida sulkea moottorin kovilla kierroksilla.

Ja tosiaan kun moottorin ohipuhallusmäärä on kuitenkin ainakin prosentin luokkaa vaatii se kunnollinen kampikammion alipaineistus( puoli baria tai enemmän) paljon tehoa ja ei sitä millään akkukäyttöisillä imureilla aikaansaada.

[naukkis]

No ei todella merkkaa, pienempi windage-loss + mahdollinen pienempi kitkahäviö löysemmillä männänrenkailla ei tee niin paljoa että bmep kasvaisi 1bar (=huipputeho n. +8% tai enemmän). Normiauton kierrosalueella ei mitään mitattavaa merkitystä. Lyödään tauluun +8000rpm niin alkaa näkymään dynossa muutamana hp, hyöty nousee kierrosten neliössä kuten tuolla jo aikaisemmin mainittiin.

Siis kampikammion tehollinen vastapaine on siellä vallitseva paine silloin kun kaasut eivät enää virtaa mäntien välillä. Eli pienillä kierroksilla kaasut virtaavat vapaasti ja häviöt ovat paljon vähemmän kuin tuo teoreettinen.

Ja barin teoreettinen hyöty saadaan jos kampikammioon saadaan se barin alipaine, siihenhän ei edes pyritä koska moinen alipaineistus varsinkin kampuralta tehonsa ottavalla pumpulla vie niin paljon tehoa että hyödyt kumoutuvat. Normi pumpulla tehtävä alipaineistus yleensä on sen vähän reilut puoli baria jolla saadaan se pari kolme prosenttia tehohyötyä ulos pumpun häviöiden jälkeen.

[jr66]

Hmm.. Jos kampikammiossa on alipaine niin eikö se haitaa ylöspäin menevän männän liikettä jolloin siitä(kin) tulee tehohäviötä ? Jotenkin tuntuu että normi autokäytössä olevan moottorin kierroslukualueella tuosta alipaineistuksesta ei ole mitään hyötyä, tuskin saa edes pesää moisella asialla tai sitten on tosi autonainen kyseessä. Tällä naamalla silloinkin hyvin epävarmaa...
Pyörien + 12 t. rpm. koneissa voipi ne muutamat pollet löytyä :think

[Perlenbacher]

Tuossahan ei toisaalta mainittu että minkälainen akkukäyttöinen imuri olikaan kyseessä.. Voihan imuria olla pyörittämässä vaikka Tesla Model S:än moottori? Ettei akkukäyttöisyys heti sulje pois hyvän alipaineen mahdollisuutta kuitenkaan.

[Heguli 31]

Hmm.. Jos kampikammiossa on alipaine niin eikö se haitaa ylöspäin menevän männän liikettä jolloin siitä(kin) tulee tehohäviötä ? Jotenkin tuntuu että normi autokäytössä olevan moottorin kierroslukualueella tuosta alipaineistuksesta ei ole mitään hyötyä, tuskin saa edes pesää moisella asialla tai sitten on tosi autonainen kyseessä. Tällä naamalla silloinkin hyvin epävarmaa...
Pyörien + 12 t. rpm. koneissa voipi ne muutamat pollet löytyä :think

Mielenkinntoinen teoria,jos pilkkuja viilaillaan.Mutta puhuttaessa autojen moottoreista,niin eikö sieltä ylhäältä tule alaspäin aina vastaava määrä mäntiä,kuin on ylöspäinkin menossa.Suomeksi sanottuna vastakkaiseen suuntaan.

[Muurahainen]

Mielenkinntoinen teoria,jos pilkkuja viilaillaan.Mutta puhuttaessa autojen moottoreista,niin eikö sieltä ylhäältä tule alaspäin aina vastaava määrä mäntiä,kuin on ylöspäinkin menossa.Suomeksi sanottuna vastakkaiseen suuntaan.

Nythän käännät tämän ihan vastakkaiseen suuntaan

Alkujaanhan oli puhetta juurikin toiseen suuntaan olevasta ongelmasta.
Siis siitä että kun mäntä tulee alas aiheuttaa se painetta kampikammiossa jos ei ilma pääse siirtymään naapuri sylinteriin.

[Heguli 31]

Nythän käännät tämän ihan vastakkaiseen suuntaan

Alkujaanhan oli puhetta juurikin toiseen suuntaan olevasta ongelmasta.
Siis siitä että kun mäntä tulee alas aiheuttaa se painetta kampikammiossa jos ei ilma pääse siirtymään naapuri sylinteriin.

Ehkä asia hieman kärjistyi.Tarkoitinkin sitä,että normmaali moottorisessa autossa tuota alipainetta/imua tuskin niin paljoa tulee,että se "imu" jarruttaisi männän nousua.En tiedä tuliko vieläkään selostettua ihan ymmärrettävästi.

[Muurahainen]

Ehkä asia hieman kärjistyi.Tarkoitinkin sitä,että normmaali moottorisessa autossa tuota alipainetta/imua tuskin niin paljoa tulee,että se "imu" jarruttaisi männän nousua.En tiedä tuliko vieläkään selostettua ihan ymmärrettävästi.

Kyllä, ymmärsin ihan oikein jo aiemmin.

Kysymys kuuluu onko siellä sitä painettakaan niin paljoa että kauheasti alapäin menoa haittaa?

Tämähän riippuu paljon lohkon rakenteesta miten paljon tilaa sitä ilmaa on liikutella. Jos joka sylinterin alla on lähes tiivis tila voi haittaa olla kumpaankin suuntaan näin maalaisjärjellä ajatellen.

[Neppo]

Eikös tässä pitäisi verrata 1 barin alipainetta aivan johonkin muuhun kuin bmep:iin? Esim. vaikka ihan maksimi sylinteripaineeseen? Jos puhutaan jostain hetkellisestä 150-200 bar paineesta ja kampikammion alipaineella saadaan sinne sitten 151-201bar. Laskekaa siitä sitten koneen tehojen mukaan.

Jos kiihdytys puolella ahdetuissa alkaisi olemaan esim. 250bar, niin tehoihin 1/250 lisää. Esim. tossa 1400hv koneessa siitä tulee 5.6hv. Jossain 100-120bar koneissa puhutaa sitten jo 1% luokkaa olevasta hyödystä.

Eli uusiin turbodiisseleihin ja ahdettuihin peleihin en ehkä lähtisi miettimään, mutta semmoiset viri vaparit, mistä tässäkin aloittajan tapauksessa on kai kyse, voisivat eniten hyötyä tällaisesta.

Eli kyllä mielestäni puheet useiden prosenttien hyödyistä on aika esson baari touhua. Cell:n kanssa aika linjoilla, eli ihan ykkös hevosista kyse. Pakariin letku ja kattomaan paljon alipainetta mittari näyttää. Jos saa paljon imua ilmatteeks, niin eikun öljypohjaan toinen pää!

[jr66]

Jos puhutaan jostain hetkellisestä 150-200 bar paineesta

Ei taida olla sinne päinkään vaan paljon vähemmän.

[SledgeHammer82]

Ei taida olla sinne päinkään vaan paljon vähemmän.

Takaraivosta kaiveltuna: eikö dieseleissäkin teholliset keskipaineet ole dekadia pienemmät eli max. 15-20 bar?

[Neppo]

Ei taida olla sinne päinkään vaan paljon vähemmän.

Takaraivosta kaiveltuna: eikö dieseleissäkin teholliset keskipaineet ole dekadia pienemmät eli max. 15-20 bar?

OK. Eli teidän mielestä mäntään vaikuttava, oikeasti se työtä tekevä, hetkellinen maksimipaine (eng. maximum cylinder pressure) on aivan yläkuolokohdan jälkeen maksimissaankin, tai lähelle, bmepiä?

Edit: Esimerkki: http://ae-plus.com/news/bmw-makes-triple-turbo-diesel

Jos ajatellaan, että männän päällä olisi kestämään tarkoitetussa autossa sen 200bar ja männänalla 1 bar. Mäntään vaikuttava paine on siis P.max - kampikammion paine 1 Bar. Vakiona siis 199bar. Kun kampikammioon veivataan sen 1bar alipaine (tyhjiö), niin silloin voiman tekee koko paine. Ei sitä sen kummemmin tartte arpoa. Uskokoon ken tahtoo.

[Skarpa]

No ei sitä 1400HV koneeseen tehdä kunnollista vakuumia millään sähköpumpulla kampikammioon. Puolen barin alipaineen teko vähänkin vuotavaan tilaan vaatii jo oikeasti tehoa eli järeän mekaanisen pumpun kuten jenkit käyttää tai sitten tuon pakovirtauksen hyödyntämisen jolla saa liki ilmaisen alipaineen kehitettyä.

Ja kunnon alipaineella kampikammiossa puhutaan useista prosenteista moottorin tehoissa, barin alipaine kampikammioon merkkaa melkein sen barin lisää tehollista keskipainetta.

En kiistä systeemin käytännön toimivuutta, mutta huomautan teoretisointia ja laskeskelua varten, että 1 barin alipaine normaali-ilmanpaineessa tarkoittaa tyhjiötä. Ejektoriperiaatteella toki päästään melko alhaisiin paineisiin. Teollisilla yksivaihe-ejektoreilla saadaan minimissään aikaan n. 0,04 barin absoluuttinen paine. Silloin on kuitenkin kyse alipaineen tuottamiseen optimoidusta järjestelmästä ja paine mitataan suljetusta tilasta. Moottorin pakovirtausta hyödynnettäessä alipaine on pieni sivuetu, eikä pakokanavaa ole muotoiltu päätavoitteena alipaineen muodostus. Kampikammio on myös vuotava tila, kuten itsekin totesit, joten barin alipaine kampikammiossa jäänee käytännössä saavuttamatta. Se ei tietysti tarkoita, etteikö pienemmälläkin alipaineella saavutettaisi hyötyä.

[naukkis]

En kiistä systeemin käytännön toimivuutta, mutta huomautan teoretisointia ja laskeskelua varten, että 1 barin alipaine normaali-ilmanpaineessa tarkoittaa tyhjiötä. Ejektoriperiaatteella toki päästään melko alhaisiin paineisiin. Teollisilla yksivaihe-ejektoreilla saadaan minimissään aikaan n. 0,04 barin absoluuttinen paine. Silloin on kuitenkin kyse alipaineen tuottamiseen optimoidusta järjestelmästä ja paine mitataan suljetusta tilasta. Moottorin pakovirtausta hyödynnettäessä alipaine on pieni sivuetu, eikä pakokanavaa ole muotoiltu päätavoitteena alipaineen muodostus. Kampikammio on myös vuotava tila, kuten itsekin totesit, joten barin alipaine kampikammiossa jäänee käytännössä saavuttamatta. Se ei tietysti tarkoita, etteikö pienemmälläkin alipaineella saavutettaisi hyötyä.

Siis pakokanavassa liikkuu shokkiaalto äänennopeudella ja kolo pakokanavan katossa tarkoittaa aina automaattisesti tyhjiötä tuohon tilaan, perusoppeja virtausdynamiikasta. Eli siitä pairin lähdöstä saa vähintään sen 0.9 baria alipainetta, sen sijaan kampikammioon sitä tulee mitä tulee koska tuotto ei riitä mutta jos ajatellaan vaparin tehollisen keskipaineen olevan siinä reilut 10 baria jokainen kymppi alipainetta kampikammioon tuo prosentin lisää tehoa ulos koneesta.

Mersun F1-koneesta jos oikein ymmärsin kampikammio on suljettu joka pytylle erikseen kuten 2-tahtisessa jolloin pystytään saamaan huomattavasti hallitumpi alipaine, ja em. systeemin kehittelyn aikaan niitä koneita paukkui oikein urakalla kisoissa kun alipaineistus katosi, kuitenkin em. moottorin tehoetu muihin nähden on ollut suuresti em. rakenteesta johtuva.

[naukkis]

OK. Eli teidän mielestä mäntään vaikuttava, oikeasti se työtä tekevä, hetkellinen maksimipaine (eng. maximum cylinder pressure) on aivan yläkuolokohdan jälkeen maksimissaankin, tai lähelle, bmepiä?

Edit: Esimerkki: http://ae-plus.com/news/bmw-makes-triple-turbo-diesel

Jos ajatellaan, että männän päällä olisi kestämään tarkoitetussa autossa sen 200bar ja männänalla 1 bar. Mäntään vaikuttava paine on siis P.max - kampikammion paine 1 Bar. Vakiona siis 199bar. Kun kampikammioon veivataan sen 1bar alipaine (tyhjiö), niin silloin voiman tekee koko paine. Ei sitä sen kummemmin tartte arpoa. Uskokoon ken tahtoo.

Maksimi sylinteripaine on maksimi sylinteripaine joka vaikuttaa rakenteiden mitoitukseen mutta nollalla kampuran kulmalla esiintyvä paine tuottaa tasan nollamomentin kampuralle eli samaa tahtia kuin paine sylinterissä laskee kampuran kulma(vipuvarsi) kasvaa joka tuottaa myös suuremman voiman kampuralle tiettyyn rajaan asti. Moottorista kun mitataan sen kehittämä vääntömomentti saadaan siitä laskettua laskennallinen keskimääräinen mäntään vaikuttava paine joka siis toki on suurempi männän ollessa ylhäällä kuin alhaalla mutta maksimisylinteripaine ei sitä vääntöä moottoriin kehitä.

Ja kampikammion hävikki on ihan vastaava laskennallinen suure, sylinterin alla vaikuttava jarruttava voima lähestyy kierrosten noustessa virtaushäviöiden takia kampikammion painetta eli aika suoraan korkeilla kierrosnopeuksilla kampikammion saatu alipaine siirtyy moottorin teholliseen keskipaineeseen, ainakin teoriassa. Käytännössähän ainakin jenkit saa pienistä alipaineista huomattavasti suurempiakin hyötyjä mutta mikä lienee totuus sitten.....