Utformning förbränningsrum

Jag skall börja bearbeta topparna på min Northstar motor (LH2 V8 32v)
Hur skulle ni utforma förbränningsrummen?

Motorn kommer givetvis överladdas med turbo.

Såhär ser det ut orört.

Klickbar



Såhär ser kolvtoppen ut orginal.



Nu blir det "flat top" kolvar för att få ner kompet lite, plus Darton MID foder för lite turbotålighet

Såg ju trevligt ut för sugmotor men kanske lite mycket squish/tunga för turbo. Slipar du bort den så spiker den nog mindre men blir nog tröttare på låga varv

Jag lurar på att göra såhär



Samt runda till det lite på sidorna, så förbr rummet blir cirkulärt.

Dvs, så de blir lika Saabs B204 förbränningsrum

Re:

Det är inte aldeles lätt att svara på. Du får tänka ut vilket kopressionsförhållande Du vill ha. Sedan kan Du börja med att se vad flat top kolvar ger. Det ser ut som topplocken på bilden har olika ventilvinklar vilket ger olika takhöjd i rummet. Man vill ha kort flamväg från stiftet, men det sitter ju i mitten här. Sedan kan en viss klämspalt ge turbulens, men den kan formas från kolven mot taket också. Med fyra ventiler så bestäms formen mycket utav ventilytan varför Du utgår från förbränningsrummet som det är tillsammans med flattoppkolvar. Måste Du sen sänka kompressionen ytterligare så blir balansen klämspaltsytan mot förbränningsrumsvolymen, där även nedfräsning av mitten på kolven kan bli aktuell för att behålla lite mer klämspalt.
MVH
Göran

Detta är förbränningsrummet hos en BMW F1 motor, GM/TWR körde med en liknande design i deras tävlingsmotorer baserade på Aurora/Northstar.


För att kunna få till en sådan här design så blir du dock tvungen att svetsa förbränningsrummen. Denna topp har inte heller tändstiftet i mitten utan lite offset för att få plats med större inloppsventiler, något som man förstås inte kan göra så mycket åt.

Northstar toppen verkar ha ganska stort avstånd mellan avgasventilerna; kanske det går kylvätska mellan dem?

Ett par snygga radier för sätena är ju inte fel heller.

Ser trevligt ut.
Problemet med en sådan "high tech" filning är att få 8st förbr-rum att se likadana ut.

Stämmer, det går in en kylkanal mellan avgasventilerna också.
Upptäckte även att gjutningen i toppen är med förstärkningstappar mellan förbränningsrummen, från golv till tak. Tack för det GM

orginal är 10.5:1
Ser ut såhär


Kompressorversionen 9.0:1
Ser ut såhär


Insugskanal ser ut såhär
Kanske lägga igen lite på golvet samt lyfta taket lite, ser annars riktigt hyggligt ut.


Avgaskanal däremot ser illa ut
S formad och "lågt i tak". I taket kan man inte ta särskillt mycket utan att titta igenom till kamhuset, å flänsytan mot grenröret blir förskräckligt tunn om man D portar. Detta är mindre roligt

När det gäller att få samtliga förbränningsrum likadana så misstänker jag att det lämpligaste vore att rita upp önskad form i CAD och sedan bearbeta dem i CNC fräs utifrån den form man tagit fram. Då går det lätt att få alla förbränningsrum identiska och med önskad volym, men det är ju lite mer jobb att börja med.

När det gäller avgaskanalerna, har du kikat på hur Cosworths champcar toppar ser ut?

XB
http://www.lolachampcar.com/images/XB%20Engine%20Pictures/XB%20exhaust . . . .

XD
http://www.lolachampcar.com/images/XD%20Engine%20Pictures/XD%20exhaust . . . .

När det gäller portarna så kan du ju börja med att räkna på vilken area de har och således vad de har för manifold-to-port förhållande. Det kan ju vara så att portarna har tillräcklig storlek, men man kanske kan önska sig en något annorlunda form.

Sitter det förstärkningstappar original så är ju det bra om man tänkt använda sig av kraftig överladdning. Annars så går det förvisso att fixa egna förstärknstappar om det behövs.

Re:

NP skrev:

Avgaskanal däremot ser illa ut S formad och "lågt i tak". I taket kan man inte ta särskillt mycket utan att titta igenom till kamhuset, å flänsytan mot grenröret blir förskräckligt tunn om man D portar. Detta är mindre roligt

Svänger kanalen av ? I sådand fallligger gasflödet rätt mycket i taket på kanalen och höjden kan vara rätt läg, kanske tom till fördel.
Göran

Att rita upp och fräsa förbränningsrummen kan jag fixa, frågan är om man vinner motsvarande arbets/kostnadsinsatsen, kontra ett lite enklare utförande manuellt utfört?

Själva porten ser ju ut som en blandning av XB och XD

Portarean är på (give or take a few)
Insug: 1900mm2
Avgas: 1400mm2

ventilarea är
Insug: (34mm) 907x2=1815mm2
Avgas: (29mm) 660x2=1320mm2

Ventilvinkel är:
Insug: 20deg
Avgas: 14deg

En lite tydligare bild på avgaskanal



Såhär är formen på avgaskanalen, ej skalenlig



Kan detta verkligen vara särskillt bra?

Re:

NP skrev:

ventilarea är Insug: (34mm) 907x2=1815mm2 Avgas: (29mm) 660x2=1320mm2

Är det inte typ "öppningsarean" som är intressant? Diameter*Pi*lyft*2(ventiler)

Jag var mycket sugen på Northstar förut och hittade vid något tillfälle bilder på hur samtliga delar i racemotorerna såg ut. Dessvärre har jag inte kvar varken bilder eller länk men du kanske kan lyckas hitta dem på nätet... Lycka till med prjektet.

Re:

Eric Josefsson skrev:

NP skrev: ventilarea är Insug: (34mm) 907x2=1815mm2 Avgas: (29mm) 660x2=1320mm2 Är det inte typ "öppningsarean" som är intressant? Diameter*Pi*lyft*2(ventiler)

I detta sammanhang är det portarean som är intressant. Är man petig så ska man dock dra av portarean som täcks av ventilskaftet.

En insugport har vanligen ett areaförhållande mellan 0,9 och 1,1 medans avgasportarna brukar hålla 1,2 till 1,6.

om vi exempelvis har en inloppsventil på 39 mm och själva porten mäter 35,5 mm så har vi en portarea på 990 mm^2. Om vi vidare antar 5 mm ventilskaft så blir egentligen portarean något mindre, 970 mm^2. Därefter kan vi anta att porten minskar i area och når ett minimum på 31,5 mm (779 mm^2). Då är arean 0,8 ggr portarean. Därefter börjar kanalens area att öka, och den når 892 mm^2 vid anslutningen till insuget. Arean är alltså då 0,9 ggr portarean, och håller en diameter på 33,7 mm. Använder man dessa förhållanden med mindre justeringar (beroende på vad man önskar för egenskaper) så kan man dimensionera portar till de flesta motorer utan att det blir helt galet. Portarna ska vidare utformas så att inga hastiga förändringar av tvärsnittsarean sker, detta så att förändringar av gashastigheten sker mjukt.

När det gäller den area du refererar till så används den också för vissa beräkningar, dock är den formel du angett inte riktigt korrekt. Detta beror på att arean faktiskt är konformad och således beräknas enligt Pi*(d_inre+d_yttre)/2*lyft. Om använder denna formel så kan man notera att denna area blir lika stor som portarean vid ett lyft på ca 25% av innersätesdiametern. För att nå max flöde krävs dock i regel lyft på 35-40% av sätesdiametern för att överkomma de förluster som finns. Detta innebär att om motorn i exemplet ovan ska vara riktigt vass så ska den ha lyft på ungefär 14 mm.

Vid motorsimulering så kan man använda både portarean och lyftets "mantelarea" för att definera portkoefficienter.

Re:

NP skrev:

Kan detta verkligen vara särskillt bra?

Nej, det ser ju inte speciellt bra ut. Du får nog försöka höja avgaskanalen så mycket som det går och sedan fixa till bottenradien. Därefter så kanske du kan sänka själva utblåset något så att du kan slippa eller åtminstone undkomma den konstiga krökningen så mycket som det går.

Tackar för alla svar, återkommer för utlåtande om topparna när filen fått snurra lite.

Kenson>>
Synd att du inte har dem kvar.
Jag betalade och tankade hem SAE papperna på racemotorn, men de är spårlöst försvunna från datorn
Å inte han jag skriva ut dem heller!?

Iofs var det typ inget som var likadant med seriemotorn.

Det som är Northstarens stora nackdel är att det inte finns en utbredd kunskap om den.
Chrfab är de enda som annonserar att de jobbar med motorn, Men inte ens de har prylar till LH2 an.

Fö. Inte ett ord, vad jag kunnat hitta på nätet, om LH2 ans svaga punkter.

Å därför får man fråga på ett seriöst forum som detta, för vägledning


Lite OT (Kanske skall brytas ut till en Northstar LH2 DIY trimning )
Andra oklarheter kring motorn.

Finns det fler saker som behöver förstärkas i blocket?
Är man behjälpt av en 5-10mm stålgördel i botten? (Mellan undersida ramlagergördel/sump)
Utvidgningskoeficient skilljer mellan alu och stål, hur påverkar det?
Kanske blir lika starkt om man fräser torrsumpen ur ett 40mm alublock (4212) och skippar stålgördel?





Kylningen?
Kan kanske kan dra fördelar av att trycka in vattnet i fronten på blocket. (orginal)


Här kommer det in


Å ta ut den på baksidan topparna, där frostpluggen sitter.


orginal kan ju knappast vara idealt, map samma område både in i block, och ut ur topp


Toppackning ser ut såhär, för vägledning om kylning.
Skall man kanske vattenskära fram ett par kopparpackningar?
Alternativt, kopparringar i fodrena för att klara cylindertrycket.


oljesmörjning:
om man skall köra torrsump, var hookar man lämpligast in sig?
orginal krets ser ut så här, Pump


in/ut, pump och oljefilter.


Tydligare bild på hål för olje pump/filter i gördel


om det är fler som är sugna på motorn, och undrar hur något ser ut har jag bilder på det mesta

En annan intressant fråga, skall man bygga den för etanol eller bensin?
Map att motorn inte är överladdad i grunden. Vad frestar på motorn minst?

Tankarna går mot Etanol
Etanol går kallare och är termiskt snällare, däremot kan man få stygga förbränningstryck, och fresta på motorn rent mekaniskt/utmattning på ett ohälsosamt sätt.
Pest eller kolera

Re:

NP skrev:

En annan intressant fråga, skall man bygga den för etanol eller bensin? Map att motorn inte är överladdad i grunden. Vad frestar på motorn minst? Tankarna går mot Etanol Etanol går kallare och är termiskt snällare, däremot kan man få stygga förbränningstryck, och fresta på motorn rent mekaniskt/utmattning på ett ohälsosamt sätt. Pest eller kolera

Bensin, ingen tvekan om den ska göra någonting annat än enbart köras tävlingar.

När du börjar öka på effekten ordentligt kommer du mer eller mindre hälla i bränslet med decilitermått om du kör sprit, och skölja bort delar av oljefilmen på cylinderväggarna.

Re:

Rolle Scirocco skrev:

NP skrev: En annan intressant fråga, skall man bygga den för etanol eller bensin? Map att motorn inte är överladdad i grunden. Vad frestar på motorn minst? Tankarna går mot Etanol Etanol går kallare och är termiskt snällare, däremot kan man få stygga förbränningstryck, och fresta på motorn rent mekaniskt/utmattning på ett ohälsosamt sätt. Pest eller kolera Bensin, ingen tvekan om den ska göra någonting annat än enbart köras tävlingar. När du börjar öka på effekten ordentligt kommer du mer eller mindre hälla i bränslet med decilitermått om du kör sprit, och skölja bort delar av oljefilmen på cylinderväggarna.

Hmm....
Jag har denna vackra första maj roat mig med att åka omkring med min röda korvkioskracer, å stört mina trädgårdspulande grannar med mitt PID mappande .

Å på den så ser man bokstavligen att bränslenålen rasar. (~1000ml/min dyr bensin per cyl vid fullt skaft , å det var ju lite av den körcykeln idag. Motorn skall ju känna att det är arbetardagen idag )

Så ditt argument känns inte helt tokigt, även om bilen den motorn skall sitta i antagligen blir lika väglegal som den befinliga bastarden.

om den nya motorn ligger på ~5-8l i minuten vid bankörning så krävs en hyggligt stor tank

Re:

NP skrev:

Rolle Scirocco skrev: NP skrev: En annan intressant fråga, skall man bygga den för etanol eller bensin? Map att motorn inte är överladdad i grunden. Vad frestar på motorn minst? Tankarna går mot Etanol Etanol går kallare och är termiskt snällare, däremot kan man få stygga förbränningstryck, och fresta på motorn rent mekaniskt/utmattning på ett ohälsosamt sätt. Pest eller kolera Bensin, ingen tvekan om den ska göra någonting annat än enbart köras tävlingar. När du börjar öka på effekten ordentligt kommer du mer eller mindre hälla i bränslet med decilitermått om du kör sprit, och skölja bort delar av oljefilmen på cylinderväggarna. Hmm.... Jag har denna vackra första maj roat mig med att åka omkring med min röda korvkioskracer, å stört mina trädgårdspulande grannar med mitt PID mappande . Å på den så ser man bokstavligen att bränslenålen rasar. (~1000ml/min dyr bensin per cyl vid fullt skaft , å det var ju lite av den körcykeln idag. Motorn skall ju känna att det är arbetardagen idag ) Så ditt argument känns inte helt tokigt, även om bilen den motorn skall sitta i antagligen blir lika väglegal som den befinliga bastarden. om den nya motorn ligger på ~5-8l i minuten vid bankörning så krävs en hyggligt stor tank

Du måste väl hjälpa kommunen med att rensa bort gammal sand och damm från vägarna ;-)

Vet folk som har problem med att oljan sköljer bort från cylinderväggarna, typ rallycrossmotorer inställda och justerade av 'kunniga' motortrimmare och justerade både i bänk och rullandes.

Många 'hemklantare' som konverterar kanske inte har lika mycket effekt eller har kört lika många mil så de fått problem än. Tar på mig asbetskallingarna och solbrillor ett tag tills de hunnit döda några kolvar och block...

om motorn är väglegal in i varje paragraf eller ej säger väl inte så mycket om tänkt användningsområde

Många tror på jättestora effektökningar etc bara man kör på E85, men du får stora effektökningar om du tankar riktig räjsbensin (och optimerar motorn för det) också, troliger mer pulver än E85. Men ok, riktig bensin kostar några gånger mer än macksoppa.

När det gäller gördeln så skulle jag köra på en sump fräst ur ett stycke aluminium, det förstärker motorn samtidigt som motorn blir väldigt låg. Inga problem med skillnader i värmeutvidgning heller.
GM's Ecotec har för övrigt en liknande konstruktion på bottendelen och den kräver ingen direkt modifiering för effekter upp till 1400 hk, utan det enda som gjorts är en modifiering så att bättre bultar passar samt att original gördel undersökts för att se till att den är sprickfri. Kör du med torrsumpstråg i fräst aluminium kan du dra ramlageröverfallens bultar rakt genom tråget och dra åt dem med mutter på undersidan.

Kör man på E85 så kan man ju minska risken för spikningar och således ta ut lite mer effekt. E85 är ju också väldigt billigt, i alla fall om man jämför med racingbensin. De som kört tävlingar på ren etanol, bland annat Le Mans har haft vissa problem med bland annat slitage av ventilsäten. Så ska man satsa på etanol så bör man räkna med att bli tvungen att använda ventilsäten, ventiler och kolvringar som funkar ihop med alkohol-bränslen. Ska man ha tag på en fuelcell för E85 så kan det också bli lite problematiskt då de flesta brukar vara avsedda för antingen bensin eller alkohol, inte blandningar. Det blir med andra ord lite mer strul, men bränslet är ju förhållandevis bra och billigt. Tror för övrigt att etanolen i praktiken brinner lite varmare än bensin, ex. Saab kör kallare och konventionella stift (ej plataina eller liknande) på sina flexi fuel motorer. Ska man bara använda bilen för tävling så är ju också ren etanol ett alternativ.

När det gäller kylningen så brukar rena tävlingsmotorer köra med grenrör som fördelar kylvätskan mellan de olika cylindrarna på ett jämnt sätt. Kan dock vara struligt att få till, speciellt om det inte fins något utrymme för kylvätska mellan cylindrarna. Annars så kan du ta en titt på hur de har löst det på mc-motorer som Yamaha R1.

Ecotec har problem med fingerföljarna på avgassidan vid mycket höga effekter, kan vara värt att undersöka om även Northstar har dessa problem.

Re:

Mycket intressant.

Jag skulle behöva några förtydligande.

Johan Edlund skrev:

I detta sammanhang är det portarean som är intressant. Är man petig så ska man dock dra av portarean som täcks av ventilskaftet.

Är portarean här = arean precis innan porten går in i förbränningsutrymmet, dvs ungefär i höjd med ventilsätet?

Johan Edlund skrev:

En insugport har vanligen ett areaförhållande mellan 0,9 och 1,1 medans avgasportarna brukar hålla 1,2 till 1,6.

Är förhållandet du refererar till portarea / ventilarea?

Johan Edlund skrev:

om vi exempelvis har en inloppsventil på 39 mm och själva porten mäter 35,5 mm så har vi en portarea på 990 mm^2.

Var på porten mäter vi 35,5?

Johan Edlund skrev:

om vi vidare antar 5 mm ventilskaft så blir egentligen portarean något mindre, 970 mm^2. Därefter kan vi anta att porten minskar i area och når ett minimum på 31,5 mm (779 mm^2).

Var finns portens minimum?


Tror det var allt jag behöver veta.

Johan Edlund skrev:

Då är arean 0,8 ggr portarean. Därefter börjar kanalens area att öka, och den når 892 mm^2 vid anslutningen till insuget. Arean är alltså då 0,9 ggr portarean, och håller en diameter på 33,7 mm. Använder man dessa förhållanden med mindre justeringar (beroende på vad man önskar för egenskaper) så kan man dimensionera portar till de flesta motorer utan att det blir helt galet. Portarna ska vidare utformas så att inga hastiga förändringar av tvärsnittsarean sker, detta så att förändringar av gashastigheten sker mjukt. När det gäller den area du refererar till så används den också för vissa beräkningar, dock är den formel du angett inte riktigt korrekt. Detta beror på att arean faktiskt är konformad och således beräknas enligt Pi*(d_inre+d_yttre)/2*lyft. Om använder denna formel så kan man notera att denna area blir lika stor som portarean vid ett lyft på ca 25% av innersätesdiametern. För att nå max flöde krävs dock i regel lyft på 35-40% av sätesdiametern för att överkomma de förluster som finns. Detta innebär att om motorn i exemplet ovan ska vara riktigt vass så ska den ha lyft på ungefär 14 mm. Vid motorsimulering så kan man använda både portarean och lyftets "mantelarea" för att definera portkoefficienter.

Re:

William Ekström skrev:

Johan Edlund skrev: I detta sammanhang är det portarean som är intressant. Är man petig så ska man dock dra av portarean som täcks av ventilskaftet. Är portarean här = arean precis innan porten går in i förbränningsutrymmet, dvs ungefär i höjd med ventilsätet?

Portarean är den lilla arean ovanför ventilsätet som utgörs av inre ventilsätesdiametern eller den förträngning som finns avanför sätet.

William Ekström skrev:

Johan Edlund skrev: En insugport har vanligen ett areaförhållande mellan 0,9 och 1,1 medans avgasportarna brukar hålla 1,2 till 1,6. Är förhållandet du refererar till portarea / ventilarea?

Det är förhållandet mellan portarea, som definierat ovan, och arean där insug respektive avgas möter grenrör eller insugsrör.

William Ekström skrev:

Johan Edlund skrev: om vi exempelvis har en inloppsventil på 39 mm och själva porten mäter 35,5 mm så har vi en portarea på 990 mm^2. Var på porten mäter vi 35,5?

Som definerat för portarean ovan.

William Ekström skrev:

Johan Edlund skrev: om vi vidare antar 5 mm ventilskaft så blir egentligen portarean något mindre, 970 mm^2. Därefter kan vi anta att porten minskar i area och når ett minimum på 31,5 mm (779 mm^2). Var finns portens minimum?

Det varierar.

Finns lite mer info här hur en inloppskanal ser ut:
http://www.topplocksverkstan.se/fyrtaktsid2.html

Rapport från mentalhospitalet i Vänersborg

Terapiavdelning 34, våning 1.
Patienten kallar det "motorlabbet".
Vårdaren vill inte ifrågasätta, utan ropar ibland att det är mat, alternativt läggdax.....





Såhär ser vipporna ut, ser ungefär lika kralliga ut som Bates 600-1000hp vippa, i GM racings manual till Ecotech motorn.
Jag chansar på att dessa kommer hålla.









Tryckare, ser också farligt lik ut en ecotech tryckare.


Ventiler har bara ett spår för knaster och är knappt 6mm i skaftet, undrar om detta duger??
Saabs T7 toppar havererar med liknande setup vid lite varv och laddtryck.











Uppmärkt före demontering







Dax att börja


ordning och reda



Fila fila fila.......








Åsså var vi här


Nu är det dax att mäta upp volym på förbränningsrummet för att se om det känns bra, innan finpoleringen.


Patienten har nu klagat på domnad ländrygg och avsaknad av känsel i händerna (Antagligen söndervibrerade kapilärer)

Samt har han upptäckt att det är dubbelt så jobbigt, dubbelt så mycket jobb, dubbelt så dyrt och ytterligare 4st förbränningsrum samt 16st kanaler kvar att porta. OM nu förbränningsrummen på topp nr1 är färdiga.

Patienten yrar något om jä..a raggarmotor...

När vårdaren får höra talas om detta, vågar hon inte göra annat än att ställa fram 50cl bedövningsmedel, i form av en kall falcon

Återkommer när nästa steg kommer....