Noderīga informācija par 16v ieplūdes kolektoriem.

[Ernc]

Pēc Marchs ieteikuma ievietoju šeit manā topikā publicēto man zināmo info par 16v ieplūdes kolektoriem.
Es neapgalvoju, ka informācija ir 100% pareiza. Laipni lūgti dalīties savās zināšanās.

Plus būtu lieliski, ja kāds, kuram ir citi 16v ieplūdes kolektori sataisīt tādas pašas billdes ar mērījumiem, kā es sataisīju savam kolektoram.

Man zināmā info par 16v kolektoriem. Tiesa ne visiem viena veida motoriem nāca viena izmēra kolektori.

1)40 mm
2)42 mm
3)44
4)50/48 mm KR,9A, PL
5)52 mm ABF

Jāmēra kolektoru iekšējie izmēri, tiesa nav skaidrības kurā vietā, bet es teiktu, ka loģiskāk būtu vietā, kur stiprinās kopā abas daļas. Pēc bildēm mērot (pēc izmēru proporcijām zinot, ka attālums starp skrūvēm visiem ir vienāds ~ 93mm) šis pieņēmums apstiprinās.

Krutākais skaitās "lielais"kolektors, kāds esot nācis KR:



Kā redzams viņš ir resns un vietā, kur sadalās četrās daļās ir smuki izveidots ieplūdes konuss, nevis prosta apaļš caurums plakanā sienā, kas galīgi nenāk par labu plūsmai.

Manam ieplūdes kolektoram diametrs ir ~43mm - teiktu, ka "44 milimetru" kolektors. Šeit ir mans ieplūdes kolektors no 9A







Un šeit bilde, kas salīdzina caurplūdes laukumu. Sākot no kreisās puses: vietā, kur stiprinās klāt drosele, vietā, kur stiprinās kopā abas daļas (kopējais laukums visiem 4triem kanāliem) un vietā, kur stiprinās pie galvas (kopējais laukums visiem 4triem kanāliem). Mana kolektora parametri apakšā, augšā kā būtu labāk ņemot vŗā visādus hidrodinamikas likumus utt.




Plus es lasu literatūru un pētu ieplūdes kolektoru teoriju vispār - kā noteikt optimālo garumu, diametru utt, jo nav tā, ka uzmauc tur dajebko un būs ok.

[Ernc]

Ienāca prātā, ka pie ieplūdes kolektora arī tā kā pieder drosele:







Kā redzams droseles ieplūdes galā caurplūdes laukums ir 39,4cm^2, bet izplūdē jau tikai 30cm^2. Iznāk, ka kolektora ieplūdes caurums patiesībā ir nevis 36.53cm^2, bet gan tikai 30cm^2. Reāli sanāk, ka caurplūdes laukums jau pašā droselē vien samazinās par ~24% - gandrīz vienu ceturto daļu!

[GintsK]

Labi!!!
Pāris komentāri.

Bigger is better bieži nedarbojas.
Drīzāk otrādi: kolektoram ir jābūt max tievam, bet līdz brīdim, kamēr gaisa ātrums kanālā nepārniedz caurmēra ~80m/s
200zs pilnīgi pietiek ar tiem 30cm^2 droselē.
Re ku nupat Scirocco klubā Drag samērīja 190Zs ar kādu no tievajaiem kolektoriem.
ABF kolektors nebūs 52mm. Tam šķeluma vietas ir ovālas.

Gints

[Drag]

Labi!!!
Pāris komentāri.

Bigger is better bieži nedarbojas.
Drīzāk otrādi: kolektoram ir jābūt max tievam, bet līdz brīdim, kamēr gaisa ātrums kanālā nepārniedz caurmēra ~80m/s
200zs pilnīgi pietiek ar tiem 30cm^2 droselē.
Re ku nupat Scirocco klubā Drag samērīja 190Zs ar kādu no tievajaiem kolektoriem.
ABF kolektors nebūs 52mm. Tam šķeluma vietas ir ovālas.

Gints

Gint tu laikam kaut ko jauc

[Scirocco GTX]

Eddzam bija 196zirgi

[GintsK]

Uj, atvainojos. Saputroju.


Vēl. Laukums ligzdās pie vārstiem orģinālā ir tikai 11.5cm^2.
Bet ligzda-vārsts ir vieta, kur zudumi ir vislielākie!

[Ernc]

Bet reāli tad to plūsmas ātrumu 80m/s var pietjūnēt tikai konkrētiem apgriezieniem. Kāpēc tieši 80m/s.

[GintsK]

Pēc 80-90m/s iestājas salmiņa efekts.
Bet līdz tam liels ātrums ir labi, jo gaisam tad ir liela inerce. Ja reiz kanālā gaiss ir ieskrējies, tas turpina kustību.
Reālajā dzīvē ar tievāku ieplūdes kolektoru var pavilkt griezi uz mazo apgriezienu pusi. Un pat iegūt to pat jaudu, ko ar resnu, kamēr nav tie 80m/s.

[eddza]

Eddzam bija 196zirgi

Kapēc bija? Domāju ka vēl ir varbūt pat vēl nedaudz vairāk tagad ir

[Ernc]

Varētu kaut kā tehniskākā/zinātniskākā veidā aprakstīt kas tieši ir salmiņa efekts?

Bet es te rēķinu un man kaut kas nesanāk.

Problēma numur viens

1. Cik saprotu, tad ieplūdes kanāla garumu nosaka sekojoša problēma: kanāla garuma noteikšana

2. Kanāla diametru nosaka atbilstoši, lai uzturētu kanālā noteiktu ātrumu. Ātrumu aprēķina sekojoši:

W=Q/S , kur W ir ātrums m/s, Q ir ražība m^3/s un S ir šķērsgriezuma laukums kanālam.

Piemērs:

1) Dzinējs darbojas ar 4k rpm - 4k apgriezienu minūtē. Uz katriem 2 apgriezieniem cilindrs 1x iesūc gaisu. Pieņemam, ka 2.0 dzinējs - tātad viena cilindra tilpums ir 0.25 litri. Attiecīgi minūtē viens cilindrs iesūc:
(4000/2)*0.25=500l gaisa =0.5m^3 gaisa

2) Attiecīgi ražība ir: Q=0.5m^3/min=0.0083m^3/s

3) Tālāk rēķinām, cik resnam jābūt ieplūdes kanālam, lai pie šiem apgriezieniem plūsmas ātrums būtu ~ 80m/s:

S=Q/W=0.0083/80=0.00010m^2

1m^2=10000cm^2 => 0.0001m^2=1cm^2

Secinājums - divu litru dzinējam pie 4k rpm ieplūdes kanāla laukumam jābūt 1cm^2 lai plūsmas ātrums būtu 80m/s - WTF?! Kas man te nesanāk?


Problēma numur divi

Caurulē plūstot kādai vielai (gāze vai šķidrums) ātrums visā šķērsgriezuma laukumā nav vienāds. Tas ir maksimālais caurules vidū un ir vienāds ar nulli pie caurules sieniņām.
Plūsmu caurulē/kanālā var aprakstīt kā lamināru plūsmu un kā turbulentu plūsmu. Lamināras plūsmas gadījumā ātruma sadalījums caurules šķērsgriezumā izskatīsies kā attēlā a, turbulentas plūsmas gadījumā kā attēlā b.



Ir skaidrs, ka turbulenta plūsma ir tas, ko vajag, jo maksimālais plūsmas ātrums tiek attīstīts gandrīz visā šķērsgriezumā.
Kā panākt, lai plūsma būtu turbulenta? - Plūsmas režīmus rakstur Reinoldsa skaitlis (Re). Ja Re<2300, tad plūsma ir lamināra, ja Re>2300, tad plūsma ir turbulenta. Taču uzskata, ka ja Re ir robežās no 2300 līdz 10000, tad tas ir tāds kā pārejas režīms, izteikti turbulentai plūsmai Re>=10000.

Kā vadoties no šī var noteikt kolektora parametrus? Caurulei Reinoldsa skaitli aprēķina sekojoši:



kur Re ir reinoldsa skaitlis, W ir plūsmas ātrums m^3/s, "ro" ir blīvums kg/m^3, Q ir ražība m^3/s, "mi" ir dinamiskā viskozitāte Pa*s, V ir kinemātiskā viskozitāte (V="mi"/"ro"), A ir kanāla šķērsgriezuma laukums m^3, D ir kanāla diametrs (apaļa kanāla gadījumā, citas formas gadījumā ņemam hidraulisko diametru - Dh=4A/p, kur A ir šķērsgriezuma laukums un P ir "saslapinātais perimetrs")

Rēķinām pie tiem pašiem 4k rpm pieņemot, ka gaisa temperatūra ir 20 grādi (no tā ir atkarīgs gaisa blīvums un viskozitāte). W=80m/s, Re=10000, blīvums=1204kg/m^3, V=1.53E-08.

D=(Re*V)/W=(10000*1,53E-08)80=0.0000019m^2=0.019cm

Secinājums - lai pie 4k rpm uzturētu izteikti turbulentu plūsmu kanāla diametram jābūt 0.019cm

WTF?! atkal kaut kas galīgi nesanāk!

[GintsK]

Ar salmiņa efektu saprotu brīdi, kad sūciena (lasi apgriezienu) palielināšana vairs nevar palielināt caursūktā gaisa plūsmu.

Tie 80m/s parasti iestājas pie max jaudas,ne pie 4000rpm.

Bet tad par 1. punktu:

Kad virzulis iet uz leju, piemēram ar ātrumu 10m/s, tad, lai kanālā gaisa ātrums būtu 80m/s tad kanāla laukumam būtu jābūt 8x mazākam par cilindra laukumu. Pareizi?

Ieleikot reālus skaitļus, sanāk, ka kanāls pie galvas ir 4.2x mazāks par cilindra laukumu. Tad pie gājiena 92mm, diametra 82.5mm un 12.7cm^2mm kanāla man pie 4000rpm sanāk jau 51.5m/s. Tas ir vienkāršojums ņemot vērā virzuļa vidējo ātrumu (man sanāk 12.27m/s). 80m/s iestātos pie 6200rpm. Un ligzdā (11.5cm^2) jau ir 88m/s.

Un tā arī sanāk dzīvē, ka nevilētam 2L16v max jauda jau ir tikai mazliet virs 6000.

Sorry, par 2. punktu nevaru komentēt. Knapi savulaik izspruku no šitām plūsmām. Bet noteikti iedziļinoties zinātnē, varētu izprast, kamdēļ tie vienkāršotie 80..90m/s

Gints

[GintsK]

Par 2. punktu. Pieņēmums par to, ka plūsmai ir jābūt turbulentai noteikti ir kļūdains.

Uzdevums ir pie dotajiem apstākļiem dabūt iekšā cilindrā pēc iespējas vairāk gaisa.
Turbulentas plūsmas uzturēšanai ir vajadzīga ievērojami lieāka enerģija kā lamināras.
Gaisa stabs mums kustas dēļ tā, ka tam galos ir atšķirīgi spiedieni. Jo plūsma ir turbulentāka, jo lielāka spiediena starpība vajadzīga, lai caurulē uzturētu gribēto caurplūdi.

Atmosfēriskajam motoram mums pieejamā spiediena starpība ir ļoti ierobežota.

[Ernc]

Es sapratu kāpēc ir tie limitējošie ~80-90m/s. Sākumā domāju, ka tas ir saistīts ar to, ka maksimālā spiediena starpība atmosfēriskajā dzinējā ir 1 atmosfēra - ideja loģiska, bet ne gluži pareiza. Ir limitējošais faktors, kad nepalielinot plūsmas ieejas spiedienu vienā brīdī vairs nevar palielināt plūsmas ražību. Angliski tas saucas Choked flow Lai palielinātu plūsmas ražību šādā gadījumā ir jāpalielina ieejas spiediens (izejas spiediena samazināšana nepalīdz)(kā piemēram ar turbīnu) vai jāsamazina "upstream stagnation temperature" (nemāku iztulkot un paskaidrot kas tas ir, skatīt wiki).

"chocked flow" parādās tad, kad P1/P2 ir lielāks vai vienāds ar [ ( k + 1 ) / 2 ] ^(k / ( k - 1 )), kur P1 ir ieejas spiediens, P2 izejas spiediens, K ir īpatnējā siltumietilpības attiecība (gaisam 1.400).

Reāli sanāk, ka tad, kad spiedienu attiecība ir 1.89 parādās "chocked flow". Zinot, ka ieejas spiediens P1 gaisam ir viena atmosfēra, jeb 101.3kPa, tad šis efekts parādās , kad P2=53.6kPa. Tālāk lai aprēķinātu kāds ātrums ir plūsmai ar šādu spiediena starpību caurulē ar konstantu šķērsgriezumu ir jāizmanto bernulli vienādojums:



Diemžēl man nezkapēc neiznāk izrēķināt, taču rezultātā vajadzētu iznākt tiem 80-90m/s. Par šo es parunāšos ar pasniedzēju.


P.S. - sanāk arī, ka pie konkrētās spiediena starpības variants kā palielināt plūsmas ražību nepaceļot ātrumu ir palielināt caurplūdes laukumu.

Bet es jūtu, ka jāpaņem RTU bibliotēkā kāda grāmata.

P.P.S.

Tomēr kaut kas man nav skaidrs - pieņemot, ka minimālais spiediens, kas rodas cilindrā ir 0 atmosfēras iznāk, ka maksimālais plūsmas ātrums tiek sasniegts pie ieejas spiediena 53.6kPa - lai palielinātu plūsmas ražību jāpalielina spiediens - reāli spiediens tiek palielināts līdz atmosfēras spiedienam 101.3kPa - kas notiek tālāk? ātrums nemainās, bet palielinās iepūstā gaisa apjoms jo gais tiek "saspiests" vai arī pēc literatūras informācijas maksimālais plūsmas ātrums palielinot spiedienu var sasniegt skaņas ātrumu?

Noteikti paprasīšu šo pasniedzējam.


P.P.P.S.
pārāk daudz aprēķinu vienā dienā atstāj sliktu iespaidu uz psihi - "chocked flow" parādās venturi efekta dēļ - šķidrumam/gāzei plūstot caur sašaurinājumu kanālā. Kanālā ar konstantu šķērsgriezuma laukumu gāzes ātrumu vajadzētu noteikt tikai spiedienu starpībai.
Taču venturi efekts tiek izmantots raķešu izplūdes uzgaļos utt un rezultātā gāzes ātrums tiek palielināts no zem virsskaņas ātruma līdz virsskaņas ātrumam. To panāk ar speciālu uzgali De laval nozzle
Rodas jautājums - vai šāda metode tiek izmantota arī iekšdedzes dzinējos?

[GintsK]

Hm.
Domāju, ka tas nebūs īstais.

Varbūt motora gadījumu var raksturot tā:
Labi ir, ja cilindrs piepildas ar gaisa daudzumu, kas atbilst cilindra darba tilpumam. Sauksim to par uzpildījumu. Šajā gadījumā Uzpildījums ir 100%
Tas nozīmē, ka spiediena starpības praktiski nav.
Labiem motoriem uzpildījums pie max griezes momenta pat mēdz būt lielāks par 100%.
Gribētos tos 100% noturēt arī pie lieleim rpm. Dabūtu milzu jaudu.

Tomēr augot apgriezieniem, loģiski aizvien pieaug aeirodinamisie zudumi ieplūdē.
Rezultātā uzpildījums, kāpjot apgriezieniem, samazinas, un nav vairs 100%. Tātad samazinās ciklā iesūktā gaisa daudzums.
Vienā brīdī uzpildījuma un apgriezienu reizinājums pārtauc pieaugt. Tas jau ir brīdis, kad kāpinot apgriezienus (nevis samazinot spiedienu[tas nekādi vairs nevar palielināt reizinājumu]), jauda vairs nekāps.
Ēmpīriski ir noskaidrots, ka tas ir ap tiem 80-90m/s.

Bet Tevis minētais efekts tuvāk izpaužas turbīnu restriktoros sacīkšu mašīnām. Tur caur 32mm caurumu izsūc gaisa daudzumu, kas ļauj attīstīt 300Zs. Bet arī tas diez vai ir līdz galam tas gadījums.

[Ernc]

Bet brīdī, kad tiek iesūkts gaiss, tad jau ir spiediena starpība, jo jebkura gāze un šķidrums pārvietojas no augstāka spiediena apgabalu uz zemāka spiediena apgabalu līdz spiediens izlīdzinās. Lieta ir tāda, ka atmosfēriskajā dzinējā šī spiediena starpība ir konstanta. Cik zinu, tad viņu iespējams palielināt uzstādot zirnekli. Tad nu ar šo konkrēto spiedienu caur fiksētu šķērsgriezuma laukumu var nodrošināt vienu maksimālo ražību. Sanāk, ka pie lieliem apgriezieniem var sanākt tā, ka motors laika vienībā grib iesūkt vairāk gaisa nekā konkrētā spiediena starpība spēj izpūst caur šo laukuma vienību šajā laika vienībā, kā rezultātā zūd jauda utt.