Ger större ventiler även bättre mellanregister?

om man vill bygga en motor i detta fallet en Audi 5cyl 20v 2.2L på säg 550hk och använder tex en Garrett GT30R bb turbo och vill ha ett så bra register som möjligt vad bör ja tänka på?

Det blir portad topp och snälla 260graders kammar med ca 9.8 lyft.
Insuget blir runners med trattar tyvärr korta rör då det inte får plats..

Men tjänar jag nått på att byta ventiler till ca 0.5mm större ? alltså får jag bättre spool och högre vrid i mellanregistret eller är det bara toppeffekten som gynnas?

Stor portarea brukar gynna hela registret om man gör det rätt, men då skulle man eventuellt kunna behöva använda snällare kammar. Skulle kunna prova att göra en motorsimulering på detta och se vad skillnaderna blir. Tänk dock på att ventilerna inte får sitta för nära varandra eller cylinderväggarna för att man ska tjäna på det.

Dock så skulle jag nog rekommendera att du försöker få plats med lite längre insugsrör, kika ex. på hur Audi gjorde med sina IMSA motorer för att få plats med längre rör. Detta har ganska stor påverkan på motoreffekten vid lägre varvtal.

1/2 mm på ventilerna är så marginellt att det inte är värt det enl min åsikt

Re:

Johan Edlund skrev:

Stor portarea brukar gynna hela registret om man gör det rätt, men då skulle man eventuellt kunna behöva använda snällare kammar. Skulle kunna prova att göra en motorsimulering på detta och se vad skillnaderna blir. Tänk dock på att ventilerna inte får sitta för nära varandra eller cylinderväggarna för att man ska tjäna på det. Dock så skulle jag nog rekommendera att du försöker få plats med lite längre insugsrör, kika ex. på hur Audi gjorde med sina IMSA motorer för att få plats med längre rör. Detta har ganska stor påverkan på motoreffekten vid lägre varvtal.

Det finns som sagt en del att tänka på när man går upp i ventilarea. Samlingsvolymen innan ventilen måste anpassas för ventilens storlek, detta för att utnyttjandegraden av portarean ska bli vettig. För att man ska få en ökad volymetrisk fyllnadsgrad vid just ett varvtal/insugstryck när du ökar enbart ventilarean måste trycket i samlingsvolymen i insugsporten vara högre vid ventilstängning än vad det är i förbränningsrummet. Varför jag säger insugsporten istället för plenum är för att man har en dynamik i trycket innan ventil under ventilens arbete, detta beror bland annat på hastigheten på luftmassan vid just det systemförhållandet. Detta går så klart inte att mäta sig fram till på något enkelt sätt, utan detta är något som man får simulera sig fram till. Vad man kan säga generellt på en turbo-motor är att om man ökar ventilarean gynnar man fyllnadsgraden under i princip hela varvtalsområdet som turbon ger ett övertryck. Hur mycket det ger på motorn innan turbon är verksam hänger på karaktäristik som man kan härleda från sugmotorer i stort, alltså puls/tryck-avstämningar, så ett gott råd här är som Johan säger längre insugsrör, eller tightare port, för att gynna lågvarvs-resonanser.

Fördelen man har med en turbo-motor mot en sug-motor är att man har en dynamik i matningstrycket. Man kan köra relativt sett tighta och långa rör om man bara är ute efter ett i förhållande brett register, och sedan öka matningstrycket, låta turbon arbeta hårdare, vid högre varvtal. Har man tillgång till bromsbänk och har möjlighet att testa olika insugsrör så går det att arbeta sig fram till den optimala lösningen genom att arbeta mot mottrycket på insugssidan.

Vad gäller position i förhållande till varandra så är detta beroende på utformningen av förbränningsrum, lite som Johan är inne på här, tillsammans med portuformningen. En port med mycket downdraft gynnas generellt sett mer av en ventilarea-ökning.

Hauge har lite rätt i det han säger, 0.5mm är knappt lönt, men visst ger det viss skillnad om man gör det rätt.

Re: Ger större ventiler även bättre mellanregister?

För det första skulle jag inte rekommendera gt30r om du letar register
Garretts turbos bygger nämligen på att de behöver ett relativt högt mottryck för att ens kunna bygga lite laddtryck och de blir då att turbon är "död" tills rätt mottryck är uppnått och då börjar den spoola snabbt
sen brukar de ha väldigt trånga turbiner motför kompressorn så turbin säger upp väldigt fort och börjar bygga högt mottryck


Ska du byta till större ventiler så bör du göra det på avgassidan för att få bättre blowdown och därmed bredare register

Re: Ger större ventiler även bättre mellanregister?

Big Al skrev:

För det första skulle jag inte rekommendera gt30r om du letar register Garretts turbos bygger nämligen på att de behöver ett relativt högt mottryck för att ens kunna bygga lite laddtryck och de blir då att turbon är "död" tills rätt mottryck är uppnått och då börjar den spoola snabbt sen brukar de ha väldigt trånga turbiner motför kompressorn så turbin säger upp väldigt fort och börjar bygga högt mottryck

Så vilken turbo kan du rekomendera då?

Re:

Johan Edlund skrev:

Dock så skulle jag nog rekommendera att du försöker få plats med lite längre insugsrör, kika ex. på hur Audi gjorde med sina IMSA motorer för att få plats med längre rör. Detta har ganska stor påverkan på motoreffekten vid lägre varvtal.

Tyvärr, men denna bil jag nu syftar på blir en "bruks bil" med kylaren kvar på orginal plats bredvid motorn så långa insugs rör är HELT omöjligt, så det jag söker är tips på hur jag kan förbättra mellanregistret på denna motor trots korta insugsrör.

Men att slänga ut 6-10k på 20 st nya ventiler plus sätes ringar osv är alltså inte lönt om jag fattat det rätt.

Re:

RallyQuattro skrev:

Johan Edlund skrev: Dock så skulle jag nog rekommendera att du försöker få plats med lite längre insugsrör, kika ex. på hur Audi gjorde med sina IMSA motorer för att få plats med längre rör. Detta har ganska stor påverkan på motoreffekten vid lägre varvtal. Tyvärr, men denna bil jag nu syftar på blir en "bruks bil" med kylaren kvar på orginal plats bredvid motorn så långa insugs rör är HELT omöjligt, så det jag söker är tips på hur jag kan förbättra mellanregistret på denna motor trots korta insugsrör. Men att slänga ut 6-10k på 20 st nya ventiler plus sätes ringar osv är alltså inte lönt om jag fattat det rätt.

om du kikar på Audis IMSA insug så kan du se att de insgen inte tar spciellt mycket plats. Liknande lösningar används på många andra motorer när det är ont om plats.

Gjorde en simulering för att se vilken skillnad 0,5 mm större portar (ventiler) ger. Portkoefficienterna antas vara konstanta med denna ökning och insug samt grenrör har samma dimensioner. Provmotorn är en encylindrig sugmotor på ca 110 hk/liter och en volym på strax över halvlitern.

Effekt med stora portar relativt små (100% = samma effekt):
2000 rpm: 100.04%
3000 rpm: 99.88%
4000 rpm: 99.52%
5000 rpm: 99.73%
5500 rpm: 100.30%
6000 rpm: 99.94%
6500 rpm: 100.05%
7000 rpm: 100.39%
7500 rpm: 100.16%
8000 rpm: 100.13%

I princip så ger större portar mer effekt på de varvtal där fyllningen fungerar bra medans man tappar något på varvtal där fyllningen fungerar dåligt. Evetuellt kanske man kan få större vinster på en motor med dålig andning men skillnaden är knappast värd 6-10kkr. Då är det bättre att spendera dessa slantar på att försöka få till ett insug med längre inloppsrör.

Kamfasning (variabel beroende på varvtalet) är ju annars något man kan använda för att tjäna låg- och mellanregister med, men de är ju inte helt lätt att få till på en motor som inte har det.

Vill man förbättra lågvarvsegenskaperna så får man väl annars kika på samma recept som biltillverkarna gör; grenrör med liten volym, liten turbin och turbinhus, relativt långa insugsrör, kammar med relativt kort duration, liten volym hos insug, laddluftkylare och tryckrör. Sedan skulle jag rekommendera att man använder en turbo vilken har ported shroud och tänk på att inte överdimensionera kompressorsidan. Det är lätt att dimensionera turbo "för framtida effektökningar" men då hamnar man fel i mappen, man hamnar för nära surge och på fel sida om toppen på turbovarvtalskurvorna (man bör hålla sig på höger sida) vilket ger ostabilt laddtryck.

Som jag sa, långa rör är helt omöjligt pga plats brist och det gäller även IMSA design... ta en titt i motor rummet på en S2 (inte S4) så förstår du..

Varför skulle ported shroud ge mig bättre register på en 5cyl motor?

liten volym på insug? ska man inte ha 3-4L stort plenum?

Re:

RallyQuattro skrev:

Som jag sa, långa rör är helt omöjligt pga plats brist och det gäller även IMSA design... ta en titt i motor rummet på en S2 (inte S4) så förstår du.. Varför skulle ported shroud ge mig bättre register på en 5cyl motor? liten volym på insug? ska man inte ha 3-4L stort plenum?

Ported shroud ger bättre register för att det ökar mappbredden hos kompressorn. Kompressorn klarar alltså av något högre laddtryck på låga varvtal utan att råka ut för surge samtidigt som den klarar av att ge något högre luftflöden utan att nå choke.

På icke över laddade motorer så brukar det vara positivt att använda ett stort plenum, plenumvolymer på 8 ggr cylindervolymen förekommer. På en turbomotor så måste dock plenumet trycksättas innan man får ut den extra effekt turbon ger och ju större volym som ska trycksättas, ju sämre blir motors respons. För en modern tvålitersmotor så kan volymen mellan kompressorn och motorn ligga kring 10 liter totalt. Denna volym försöker man alltså hålla nere av respons skäl.

Re: Ger större ventiler även bättre mellanregister?

RallyQuattro skrev:

Så vilken turbo kan du rekomendera då?

Jag kan rekommendera Gt30 men då måste du ha större turbinhjul t.ex gt35ans axel och då blir det ju ingen gt30 längre och frågan är om den turbon ens kommer att hålla

Re: Ger större ventiler även bättre mellanregister?

Big Al skrev:

RallyQuattro skrev: Så vilken turbo kan du rekomendera då? Jag kan rekommendera Gt30 men då måste du ha större turbinhjul t.ex gt35ans axel och då blir det ju ingen gt30 längre och frågan är om den turbon ens kommer att hålla

Men du har inget exempel på en färdig turbo som finns att köpa som e bättre än GT30 eller GT35 ?

Vid vilket varvtal börjar dessa redan att bygga för mycket mottryck?
Funderar på en sak, borde inte en stor wastegate minska problemet med mottryck för om man laddar 1.5-2bar så borde väll wastegaten stå lite öppen från strax efter 4000varv upp till varvstoppet, eller har wastegaten för lite inverkan på mottrycket?

Re:

Johan Edlund skrev:

RallyQuattro skrev: Varför skulle ported shroud ge mig bättre register på en 5cyl motor? Ported shroud ger bättre register för att det ökar mappbredden hos kompressorn. Kompressorn klarar alltså av något högre laddtryck på låga varvtal utan att råka ut för surge samtidigt som den klarar av att ge något högre luftflöden utan att nå choke.

Jasså det visste jag inte, finns det några papper/tester som bevisar detta?
och då utan att man samtidigt byggt om grenröret och splittat upp det tex 4-2 eller 6-2...

Re: Ger större ventiler även bättre mellanregister?

RallyQuattro skrev:

Men du har inget exempel på en färdig turbo som finns att köpa som e bättre än GT30 eller GT35 ? Vid vilket varvtal börjar dessa redan att bygga för mycket mottryck? Funderar på en sak, borde inte en stor wastegate minska problemet med mottryck för om man laddar 1.5-2bar så borde väll wastegaten stå lite öppen från strax efter 4000varv upp till varvstoppet, eller har wastegaten för lite inverkan på mottrycket?

Kan tyvärr inga färdiga turbos på rak arm som jag kan rekommendera vid ditt effektuttag, har mest koll på delarna i sig :Viktigaste är att måtten är rätt så man hamnar rätt i kompressormappen och avgasdelen inte behöver bygga onödigt mottryck

Hur långt är ett snöre?
Finns mycket som påverkar mottryck t.ex turbin exduser, A/R på avgashuset, avgaskammens duration, hur sen tändningen är ställd, grenrörs volym och längd, portning på avgaskanalerna osv

Att sätta på en större WG är lite att bita sig själv i arslet det hjälper men problemet är fortfarande att turbin exdusern är för liten
Igentligen vill man styra laddtrycket med så lite avgaser som möjligt och istället låta allt flöda igenom turbin
Man kan tänka sig scenariot att man har en optimalt avstämd turbo så att laddtrycket aldrig skenar utan turbon tar bara "stopp" och skickar allt avgasflöde igenom turbin då skulle man få en turbo som vaknar tidigt eftersom allt avgasflöde går igenom turbin och som på slutet har bästa verkningsgraden för motorn

Re:

RallyQuattro skrev:

Johan Edlund skrev: RallyQuattro skrev: Varför skulle ported shroud ge mig bättre register på en 5cyl motor? Ported shroud ger bättre register för att det ökar mappbredden hos kompressorn. Kompressorn klarar alltså av något högre laddtryck på låga varvtal utan att råka ut för surge samtidigt som den klarar av att ge något högre luftflöden utan att nå choke. Jasså det visste jag inte, finns det några papper/tester som bevisar detta? och då utan att man samtidigt byggt om grenröret och splittat upp det tex 4-2 eller 6-2...

Re: Ger större ventiler även bättre mellanregister?

RallyQuattro skrev:

Jasså det visste jag inte, finns det några papper/tester som bevisar detta? och då utan att man samtidigt byggt om grenröret och splittat upp det tex 4-2 eller 6-2...

Detta är inget man brukar prova på motorer utan man mäter istället effeken av det vid provning av kompressorer (då man tar fram kompressormapparna). Effekten är också väldigt välkänd, det kan du läsa om i en bra bok om turboladdning (ex. Fundamentals of Turbocharging, s.68-70 under "passive bleed slots and casing treatments"). Det har dock viss negativ inverkan på kompressorns verkningsgrad. Ett kort utdrag angående funktionen från ovan nämnda bok:

"As the compressor approaches surge, the pressure ratio is high. All components of the compressor contribute to the pressure rise, and the pressure in the impeller adjacent to the slot will be higher than atmosphere. The pressure on the outer end of the slot is controlled by the inlet, and the acceleration of the air into the inlet of the impeller ensures that the static pressure here is locally below atmosphere. The slot therefore bleeds air from the inducer, and in particular it allows low velocity air that would otherwise stagnate and flow back in the inducer to escape from the blade passage altogether. In this way the stall is delayed until a lower mass flow rate is reached.
As the compressor approaches choke the reverse effect occur. At high flow rate the impeller will be running as a high incidence, the pressure developed in the impeller is very low, and the effect of the pressure losses associated with the choked throat (which is located very close to the leading edges of the blades) is sufficient to depress the local pressure at the inner end of the slot below atmoshpere. Air is therefore drawn into the impeller through the slot and enters downstream of the throat. Once the throat is choked the mass flow that can be drawn in directly from the inlet has reached a maximum, but the slot allows an additional flow to bypass the impeller throat and enter the compressor."

Här har du ett exempel från Garrett



Du kan se att surge-linjen vid framförallt lite högre tryckförhållanden (laddtryck) har flyttats åt vänster i mappen jämfört med mappen för kompressorn utan ported shroud. I detta fall så verkar inte choke linjen ha påverkats, men det är också normalt att marginalen mot surge påverkas mer än choke.

RallyQuattro skrev:

Big Al skrev: RallyQuattro skrev: Så vilken turbo kan du rekomendera då? Jag kan rekommendera Gt30 men då måste du ha större turbinhjul t.ex gt35ans axel och då blir det ju ingen gt30 längre och frågan är om den turbon ens kommer att hålla Men du har inget exempel på en färdig turbo som finns att köpa som e bättre än GT30 eller GT35 ? Vid vilket varvtal börjar dessa redan att bygga för mycket mottryck? Funderar på en sak, borde inte en stor wastegate minska problemet med mottryck för om man laddar 1.5-2bar så borde väll wastegaten stå lite öppen från strax efter 4000varv upp till varvstoppet, eller har wastegaten för lite inverkan på mottrycket?

Hur dem bygger mottryck kan du se om du kikar på turbinmappen för den turbo du är intresserad av. Ex. turbinmappar för GT3071R



Du har avgasflödet på y-axeln och tryckförhållandet på x-axeln. Med turbinhuset med 1.06 A/r så kan du se att turbinen når choke vid ungefär 26-27 lb/min, alltså ungefär 0,2 kg/s. Då avgasflödet når detta värde så kommer alltså avgastrycket att skena iväg. Problemet är att turbinerna fungerar just genom att bygga upp en tryckdifferans över turbinen. Ju högre tryckdifferansen är ju mer effekt producerar turbinen. Detta innebär förstås att om man väljer den stora turbinen/huset så får man låg turbineffekt vid låga avgasflöden (läs låga varvtal) och motorns bottenregister blir lidande. Välj den lilla turbinen/huset och man får turbineffekt på låga varvtal men samtidigt också höga avgastryck vid höga avgasflöden.

Tyvärr så är de turbinmappar som Garrett lägger upp på sin hemsida inte kompletta. I de turbinmapparna så har man slagit ihop alla olika varvtalslinjer till en enda kurva och man anger bara maximal verkningsgrad.

Så några kommentarer om aggregaten. Med ex. GT30 så syftar 30 på turbinens storlek och med det också lagerenhetens storlek. Jag hoppas att alla förstår att man inte monterar en GT35 turbin i lagerhuset från en GT30 då den lagerenheten inte klarar av detta. Att försöka vore också totalt meningslöst; vill man ha en större turbin så väljer man att använda den med den större lagerenheten och sedan väljer man önskad storlek på kompressorn och de två husen.

Sorry var trött när jag skrev mina tidigare inlägg och blandade ihop allt, trodde vi pratade mottryck och twin entry avgashus därför jag undrade om varför det skulle hjälpa på en 5cyl motor, medans ni snackade om anti surge kompressor...

Angående avgas mottryck, så vet jag att det blir mindre ju större hus man har, men det jag undrade var om nån hade bromspapper med för litet avgashus mot rätt så man såg ungefär vid vilket varvtal det hindrar flödet i verkligheten..
Då jag vill ha en snäll gat/ban motor med snällt men bra register mellan typ 4-6500varv så skiter jag om den bygger för mycket mottryck så jag tappar effekt efter 6500varv.. För jag bygger ingen dragrace bil...

Här är exempel på en bil som kört med GT35R 0.82avgas så böt dom rakt av mot en GT30R 0.82avgas, GT30R spoolar mer och ger mer effekt hela vägen till 6000varv sen börjar den tappa effekt och kurvan börjar gå ner pga mottryck vid 7000varv...
http://www.evans-tuning.com/dynocomp_gt30rvsgt35r.html

Tänk på att även ex. antalet cylindrar per turbo, tändordningen och grenrörsutformningen påverkar när turbinen börjar begränsa avgasflödet.

Med mindre volym hos grenröret, färre cylindrar per turbin och ojämn tändordning så behövs en någon större turbin.

Re: Ger större ventiler även bättre mellanregister?

Big Al skrev:

Man kan tänka sig scenariot att man har en optimalt avstämd turbo så att laddtrycket aldrig skenar utan turbon tar bara "stopp" och skickar allt avgasflöde igenom turbin då skulle man få en turbo som vaknar tidigt eftersom allt avgasflöde går igenom turbin och som på slutet har bästa verkningsgraden för motorn

Alltså det du säger är ju direkt fel. Det är inte så himla snällt att komma med massa tips om de är helt felaktiga

Man har ju en WG för att kunna köra med en mycket mindre turbin än vad motorn egentligen klarar. Just för att bygga ett högt avgasmottryck på låga varv för att bygga turbineffekt, dvs få snabb spool.

Turbineffekten är ju enligt en förenklad formel deltaP *deltaT * verkningsgrad
deltaP är alltså tryckdiffen över turbinen. Dvs ett högt turbininloppstryck ger en hög turbineffekt.

Garrett GT30R är tight matchad mot 550 hp, den räcker ungefär till 350 häst med restriktor i WRC applikation, bör räcka till 450-500 på din motor men då är det stretchat. I gengäld kommer det ge utmärkt transientrespons(bra spool) och lågvarvsvrid för din motor.

Jag skulle satsa på ett GT30R, annars GT35 om du vill va säkert på att få ut just 550+ häst.
Se till att du har en bra stor WG bara så att du kan wastea tillräckligt med avgaser så du inte får skenladd på höga varvtal.

Re: Ger större ventiler även bättre mellanregister?

_maniac_ skrev:

Alltså det du säger är ju direkt fel. Det är inte så himla snällt att komma med massa tips om de är helt felaktiga Man har ju en WG för att kunna köra med en mycket mindre turbin än vad motorn egentligen klarar. Just för att bygga ett högt avgasmottryck på låga varv för att bygga turbineffekt, dvs få snabb spool. Turbineffekten är ju enligt en förenklad formel deltaP *deltaT * verkningsgrad deltaP är alltså tryckdiffen över turbinen. Dvs ett högt turbininloppstryck ger en hög turbineffekt. Garrett GT30R är tight matchad mot 550 hp, den räcker ungefär till 350 häst med restriktor i WRC applikation, bör räcka till 450-500 på din motor men då är det stretchat. I gengäld kommer det ge utmärkt transientrespons(bra spool) och lågvarvsvrid för din motor. Jag skulle satsa på ett GT30R, annars GT35 om du vill va säkert på att få ut just 550+ häst. Se till att du har en bra stor WG bara så att du kan wastea tillräckligt med avgaser så du inte får skenladd på höga varvtal.

Nja alltså jag anser att man inte har en wg för att använda mindre turbin och därmed bättre spool utan för att inte få skenande laddtryck
vill man ha bättre spool så sätter man på ett mindre avgashus för turbin vill man ha så stor som möjligt för att få avgaspulserna att lättare ta sig igenom turbin, är som så svårt att få avgaspulserna att ta vägen igenom wg istället utan att bygga mottryck först tror jag
Garrett bygger sina turbos på ett annat sätt, därför det blir motsats från det jag försöker säga
Det jag säger är inte direkt fel, jag säger bara hur vissa turbotillverkare försöker bygga sina turbos
Det är väldigt svårt att säga hur man nu ska bygga en turbo eftersom flera turbotillverkare bygger nästan raka motsatsen mot varandra

Ajja det här får vara mina 50 ören till disskutionen

Re: Ger större ventiler även bättre mellanregister?

- Fel konto