Vad händer i motorn när man portar o.s.v.??

Satt och drömde om att bygga en flödesbänk (vad ska jag med en sån till egentligen?) och fick inte riktigt ihop varför en portning skulle hjälpa.
När man portar insugs-sidan minskar man friktionen för luften som ska in och kan få in mer luft som dessutom är något svalare.
När man portar avgas-sidan minskar man friktionen för luften som ska ut och om luften flödar ut snabbare blir det mindre motstånd för kolven på väg upp.

stämmer det så långt? Nu kommer vi till det som jag läst på många ställen men inte riktigt är med på:

Det ska vara ett visst mot-tryck på trycksidan för att motorn ska prestera så bra som möjligt på lägre varv.

Är det verkligen så? varför? När jag funderade själv kom jag bara fram till att ju mindre mottryck vi har på trycksidan desto mindre motstånd borde det vara för kolven i ut-med-skiten-ur-cylindern-fasen och det borde ge mindre belastning på vevaxeln. Är det någor uppenbart jag missar????

Re: Vad händer i motorn när man portar o.s.v.??

PerKr skrev:

Satt och drömde om att bygga en flödesbänk (vad ska jag med en sån till egentligen?) och fick inte riktigt ihop varför en portning skulle hjälpa. När man portar insugs-sidan minskar man friktionen för luften som ska in och kan få in mer luft som dessutom är något svalare. När man portar avgas-sidan minskar man friktionen för luften som ska ut och om luften flödar ut snabbare blir det mindre motstånd för kolven på väg upp. stämmer det så långt? Nu kommer vi till det som jag läst på många ställen men inte riktigt är med på: Det ska vara ett visst mot-tryck på trycksidan för att motorn ska prestera så bra som möjligt på lägre varv. Är det verkligen så? varför? När jag funderade själv kom jag bara fram till att ju mindre mottryck vi har på trycksidan desto mindre motstånd borde det vara för kolven i ut-med-skiten-ur-cylindern-fasen och det borde ge mindre belastning på vevaxeln. Är det någor uppenbart jag missar????

Vid låga/mellanvarv får du förbiblåsning av fräscha gaser då ventilerna en stund är öppna både på avgas och insug. Har du då mottryck förhindras detta.

Jag har fått för mig att det handlar mer om avstämning än motstånd, och att motståndet mer är ett sätt för dem som inte vet vad avstämning är för något att förklara varför motorn går bättre när avgassystemet sitter på än när det är avplockat.

Jag kan ha fel, men borde inte ett rent "resistivt" avgasmotstånd hämma flödet mer ju mer avgaser som ska ut, och därmed verka tvärtemot vad man vill åstadkomma när man trimmar en motor?

Tryckvågen som bildas när avgaserna ska ut kan jag tänka mig att den är till stor hjälp att dra in färskgaser i cylindern om man stämmer avgassystemet rätt och låter den passera förbränningsutrymmet i överlappet som Roland nämner. Har man bara fritt blås eller för grovt avgasrör så antingen tar man helt bort eller åtminstone minskar man energin i avgaspulsens rörelse som hjälper till med detta.

http://www.topplocksverkstan.se/

Kolla på Erlands sida där hittar du svar på dina frågor.

Ingen motor mår bra av mottryck i avgasystemet, om du bygger motorn så att du behöver ett mottryck i mellanregistret för att motverka genomspolning av färska gaser är det nog bättre med snällare kammar. Annars får du en motor med ett väldigt högt mottryck vid högre varv. Ang. diametern på primärrören vill du ha en kompromiss där du har så smala rör som möjligt för att få hålla uppe hastigheten på gaserna och då mha trögheten i gaserna "dra ut" restgaserna ur cylindern men ändå inte så liten diameter så hastigheten blir för hög och du får några flödesförluster. Diamatern påverkar inte tryckpulsen så mycket utan det är mer längden på rören som gör det. Och som sagt är det vid överlappet man vill ha en negativ tryckpuls för att få tömma cylindern på restgaser och in med färska. Är avstämningen rätt så har man ett lägre tryck i avgas än i insug vid överlapp.

Erlands sida är väldigt bra, bara att läsa genom allt

Avsikten med portning är att öka portkoefficienterna. Portkoefficienten är förhållandet mellan flödet porten (med en viss storlek) ger, och det flöde en ideal teoretisk port kan ge. Förutom att öka portkoefficienterna så brukar man ofta passa på att öka portarean vid portning, ex. genom att man monterar större ventiler och fräser om portarna. Hur mycket luft en port kan flöda beror på portens area och portkoefficienten. Ökar man dessa värden på en motor så får man mer effekt och vridmoment, detta dessutom utan att tappa motorns register.

När det gäller avgastryck så ger ett så lågt avgastryck som möjligt högst effekt. Har man en motor med vassa kammar så får man ofta ett dåligt låg/mellanvarvsregister men detta beror inte på att färskgas går rakt genom motorn för att avgastrycket är för lågt utan på att avgastrycket är mycket högt vid dessa varvtal. Detta gör att motorns fyllnadsgrad blir låg. I vissa fall kan motorerna vara så drabbade att avgaser går rakt genom motorn och tillbaka i insuget. Låt oss anta att vi har en motor vars fyllnadsgrad är 110-120% vid det varvtal den är anpassad för, på låga varvtal sjunker sedan fyllnadsgraden till 50-60%; klart som tusan att en sådan motor kommer att upplevas som trött.

För att få ett så lågt avgastryck som möjligt, och i rätt tidpunkt så är det viktigt att man dimensionerar ett avgassystem rätt. Viktiga parametrar är rörens längd, rörens diametrar, kollektorns areaförhållande, kollektorns vinkel, port till manifold förhållandet och bruk av ytterligare "konor" vilka ökar eller reducerar tvärsnittsarean hos ett avgassystem. Hos en fyrtaktare använder vi oss normalt bara av areaökningar; den viktigaste är den från primärpipan till avgasrörets area i kollektorn. När tryckpulsen som motorn avgett kommer till denna areaökning så reflekteras en del av pulsen som ett undertryck, detta undertryck ska anlända till avgasporten precis då avgasventilen håller på att stänga. På ex. tvåtaktare använder man sig av areaökningar såväl som areareduceringar; detta för att skapa undertryckspulser såväl som övertryckspulser.

om man vill leka lite med detta så kan man ladda ner Lotus motorsimuleringsprogram, de har en gratisversion som är begränsad till en cylinder. I detta program kan man sedan testa olika portareor, portkoefficienter, grenrörslängder osv och få fram resultatet (effekt, vridmoment, fyllnadsgrad, bränsleförbrukning osv.). Man kan även använda "givare" (antalet är dock begränsat i gratisversionen) för att logga ex. tryck i avgasporten eller insugsporten mot vevvinkeln. Detta kan användas för att ex. Optimera ett avgasgrenrör. Detta är ett väldigt bra sätt att lära sig hur en motor reagerar på olika saker, och varför den reagerar på ett visst sätt.

Re:

Johan Edlund skrev:

Förutom att öka portkoefficienterna så brukar man ofta passa på att öka portarean vid portning, ex. genom att man monterar större ventiler och fräser om portarna. Hur mycket luft en port kan flöda beror på portens area och portkoefficienten. Ökar man dessa värden på en motor så får man mer effekt och vridmoment, detta dessutom utan att tappa motorns register.

Att säga att man ökar portarean vid portning är inte helt rätt. Minsta arean i porten är en area som är given ur motorvolym, volymetrisk verkningsgrad och varvtal. Medelgashastigheten som ett visst volymflöde ger vid en viss area brukar vara samma på olika racingtoppar, stämmer enligt Erland som räknat på denna minsta arean på en massa olika racingtoppar.
Så visst, om man ökar några av dem tre parametrarna på en redan optimerad topp så ska man även öka minsta arean. Men många motorer har redan original stora portar.

Sen kan man försöka få till en bra kompromiss på turbulens genom swirl (2V) och tumble (4V) också, och då kan det bli så att man sänker portkoefficienten (Cd) men ökar effektiviteten på förbränningen genom ökad turbulens i förbränningsrummet... Högre turbulens ger ökad förbränningshastighet bl.a. Och du får då högre verkningsgrad på motorn. Till en viss gräns som allt annat, bl.a. genom värmeförluster i förbränningsrummet. Ger också ett högre cylindertryck, även om IMEP är samma.

Re:

Kristoffer skrev:

Johan Edlund skrev: Förutom att öka portkoefficienterna så brukar man ofta passa på att öka portarean vid portning, ex. genom att man monterar större ventiler och fräser om portarna. Hur mycket luft en port kan flöda beror på portens area och portkoefficienten. Ökar man dessa värden på en motor så får man mer effekt och vridmoment, detta dessutom utan att tappa motorns register. Att säga att man ökar portarean vid portning är inte helt rätt. Minsta arean i porten är en area som är given ur motorvolym, volymetrisk verkningsgrad och varvtal. Medelgashastigheten som ett visst volymflöde ger vid en viss area brukar vara samma på olika racingtoppar, stämmer enligt Erland som räknat på denna minsta arean på en massa olika racingtoppar. Så visst, om man ökar några av dem tre parametrarna på en redan optimerad topp så ska man även öka minsta arean. Men många motorer har redan original stora portar. Sen kan man försöka få till en bra kompromiss på turbulens genom swirl (2V) och tumble (4V) också, och då kan det bli så att man sänker portkoefficienten (Cd) men ökar effektiviteten på förbränningen genom ökad turbulens i förbränningsrummet... Högre turbulens ger ökad förbränningshastighet bl.a. Och du får då högre verkningsgrad på motorn. Till en viss gräns som allt annat, bl.a. genom värmeförluster i förbränningsrummet. Ger också ett högre cylindertryck, även om IMEP är samma.

Det du syftar på är inte portarean utan själva kanalens tvärsnittsarea. Portarean är portens area vid ventilsätet eller strax därovan minus arean som tas upp av ventilens skaft. Hela syftet med att montera större ventiler är att öka denna portarea och denna area vill man ska vara så stor som möjligt utan att ventilerna hamnar för nära varandra eller cylinderväggar/förbränningsrum där flödet kring ventilerna störs varvid flödet sjunker trots ökad portarea (genom reducerad portkoefficient). Hos en riktigt vass motor så kan portarean ligga kring 1/3 av motorns borrarea för inlopp och kring 1/5 av borrarean för avgas.

Kikar vi på själva insugskanalens storlek så är denna i referens till motorns portarea. Där inloppskanalen i toppen möter insugsrören så brukar tvärsnittsarean hos kanalen vara mellan 0,85 och 1,10 ggr portarean. En bit ovan portarean är kanalens area ännu något mindre, säg typ 0,75 ggr portarean eller något sådant. Precis innan inloppsrörens radie (tratten) så kanske kanalens tvärsnittsarea ligger kring 2 ggr portarean.

Swirl genereras på bekostnad av portkoefficient. I en fyrventilad motor genereras alltid tumble, men sannolikt genereras mer tumble vid lägre vinkel på inloppskanalen. Detta är inte vad man önskar i en vass motor, där vill man istället ha en så hög vinkel på inloppskanalen som möjligt (typ 35 grader eller något åt det hållet) så man får en rakare inloppskanal. Detta ger en jämnare flödesfördelning kring ventilen och därmed mindre tumble, men den luftrotation som skapas går djupare ned i cylindern och ger vid hög last mycket hög förbränningshastighet. Däremot så lär en sådan motors förbränningar vid dellast vara sämre, men det är relativt ointressant för en banmotor. Högre förbränningshastighet ger också ett knackigare motorljud, dvs mer dieselmotorliknande och detta begränsar vanligen förbränningshastigheten i produktionsmotorer; sådan hänsyn behöver inte tas för tävlingsmotorer. En hög förbränningshastighet är alltid trevligt då det reducerar risken för knackningar och gör att motorn kräver mindre förtändning.

Två lösryckta, scannade sidor som jag hittat på nätet. Jag har några till, men de behandlar mer vevparti och sånt.
Bortse från tillverkaren, det är iaf lite relevant i ämnet.




Kanske inte den vassaste motorn i DTM, men 380 hk ur 3 liter får väl anses godkänt. Då användes fortfarande standard kanalvinklar, sista versionen med uppresta kanaler gav 410 hk.