Överladdning och värme?

Jag läste något som fick min hjärna att slå knut.
De flesta är överens om att kall luft har högre densitet än varm luft vilket betyder fler syremolekyler får plats i cylindern vilket gör att mer soppa kan förbrännas och ge högre effekt.
Men! Nu kommer det bizarra.
För en turbo är ovan resonemang självklart. Kompressorn snurrar på efter bästa förmåga och pumpar in så mycket luft den kan baserat på avgasflöde/tryck m.m.

Vad händer med en Lysholm kompressor? Där har vi en konstant mängd luft som pumpas in per motorvarv? Den levererar varken mer eller mindre luft beroende på värme, däremot kan man ana att laddtrycket kanske ökar om luften blir varmare. Kompressorn levererar fortfarande samma volym luft oberoende av laddtryck.

1. Spelar lufttemperaturen någon roll med en lysholm kompressor? Tänker på effekten nu! Varm luft ger givetvis en ökad risk för knack/detonation.
2. Spelar det någon roll för effekten om man har en intercooler? Intercoolern minskar risken för spikningar och man kan ställa tändningen mer aggressivt men givet att tändningen förblir densamma, spelar den kallare luften verkligen någon roll för effekten?

OM kompressorn lyckas pumpa in samma massa luft in i cylindern oavsett temperatur så borde man kunna förbränna samma mängd bränsle. Nu är ju inte verkligheten i en motor så enkel och du har en hel massa förluster här och där som ökar med tempen (flödesmotstånd, bränsleförångning, ...). Men spikningarna är nog det värsta att tänka på.

En kompressorkittillverkare jag känner till ha placerat extrainjektorn så tidigt att extrabränslets förångning används till kylning av blandningen (ingen plats för IC i det fallet). Den ökade volymen anses inte vara ett problem eftersom det sitter en kompressor bakom och flåsar på (Roots i detta fall).

Pumpförluster/luftläckage i kompressorn är väl beskrivet av VE (Volumetric Efficiency) och brukar vara mkt bra på Lysholmare.

Finns väl de som sprayar innan kompressorn också för att få en extra tätande effekt och öka VE?

Kom på en annan sak att påpeka...
Densitet är väl definierat som massa/volym? Givet en massa = Luften man tryckt in (konstant med skruvkompressor), och volymen = plenumet/insuget så blir ju densiteten konstant oavsett temp?

Ökar du tryckskillnaden över kompressorn så kommer den att ta mer effekt från motorn samtidigt som den sannolikt arbetar sämre.

Bränsle är inte ett speciellt bra kylmedie då samtidigt som det sänker luftens temperatur förångas och därmed upptar en större volym, och på så sätt sänker syreinnehåller i bränsle/luftblandningen.

Undrar också om inte motorns termodynamiska process blir effektivare med lägre insugstemperatur, det reducerar i varje fall den termiska belastningen på hela motorn samtidigt som det reducerar Nox utsläppen.

Re:

Johan Edlund skrev:

Ökar du tryckskillnaden över kompressorn så kommer den att ta mer effekt från motorn samtidigt som den sannolikt arbetar sämre. Bränsle är inte ett speciellt bra kylmedie då samtidigt som det sänker luftens temperatur förångas och därmed upptar en större volym, och på så sätt sänker syreinnehåller i bränsle/luftblandningen. Undrar också om inte motorns termodynamiska process blir effektivare med lägre insugstemperatur, det reducerar i varje fall den termiska belastningen på hela motorn samtidigt som det reducerar Nox utsläppen.

Jag är med på det resonemanget. Ett högre laddtryck kommer definitivt att dra mer effekt från motorn.
Det intressanta är huruvida densiteten på luften förblir konstant oberoende av temperatur.

Re: Överladdning och värme?

Volvosmurfen skrev:

Jag läste något som fick min hjärna att slå knut. De flesta är överens om att kall luft har högre densitet än varm luft vilket betyder fler syremolekyler får plats i cylindern vilket gör att mer soppa kan förbrännas och ge högre effekt. Vad händer med en Lysholm kompressor? Där har vi en konstant mängd luft som pumpas in per motorvarv? Den levererar varken mer eller mindre luft beroende på värme, däremot kan man ana att laddtrycket kanske ökar om luften blir varmare. Kompressorn levererar fortfarande samma volym luft oberoende av laddtryck.

Jag vet inte om jag missuppfattar dig, men det är väl det här som är själva grejjen. Du får in samma volym men med sämre densitet=mindre syre

Hmmm, vi vänder på steken.

Kommer en intercooler att påverka densiteten öht? Massan på luften är konstant.
En lägre ambient temperatur kommer att ge en högre densitet på laddluften men kommer en kylning av den trycksatta luften att påverka densiteten öht?

Re:

Volvosmurfen skrev:

Hmmm, vi vänder på steken. Kommer en intercooler att påverka densiteten öht? Massan på luften är konstant. En lägre ambient temperatur kommer att ge en högre densitet på laddluften men kommer en kylning av den trycksatta luften att påverka densiteten öht?

Nej, densiteten blir samma bortsett från ett par mindre faktorer.
Läckaget genom kompressorn kan variera pga olika tryck och därför påverka densiteten olika med och utan ic.
En annan faktor som kan påverka är "korsdrag" genom motorn under överlappsperioden. Det blir större om trycket är högre och kan därför påverka densiteten.

Sedan är ju en stor del av finessen med intercooler att du då driver kompressorn snabbare (eller byter till större) för att få högre densitet än utan ic.

Re:

Tomas L skrev:

Volvosmurfen skrev: Hmmm, vi vänder på steken. Kommer en intercooler att påverka densiteten öht? Massan på luften är konstant. En lägre ambient temperatur kommer att ge en högre densitet på laddluften men kommer en kylning av den trycksatta luften att påverka densiteten öht? Nej, densiteten blir samma bortsett från ett par mindre faktorer. Läckaget genom kompressorn kan variera pga olika tryck och därför påverka densiteten olika med och utan ic. En annan faktor som kan påverka är "korsdrag" genom motorn under överlappsperioden. Det blir större om trycket är högre och kan därför påverka densiteten. Sedan är ju en stor del av finessen med intercooler att du då driver kompressorn snabbare (eller byter till större) för att få högre densitet än utan ic.

Det var det jag ville komma åt. Kompressorn kommer att värma luften en viss mängd beroende på dess adiabatiska verkningsgrad. Temperaturen på luften kommer bara att påverka hur känslig motorn blir för spikningar. Den Volumetriska Verkningsgraden säger hur mycekt luft som pumpas in.
En intercooler kommer sålunda inte att öka effekten på motorn utan endast göra det möjligt att snurra kompressorn snabbare eller ställa tändningen mer aggressivt vilket i sin tur skulle kunna innebära mer effekt.

Nu är det jag min tur att slå knut på skallen.

om vi skippar alla konstiga ord, och VE osv som inte jag förstår mig på. Är kontentan denna:

Turbo + IC, ICn kyler luften efter turbon vilken får luften att minska i volym = lättare för turbon som skjuter på mer luft volymmässigt = högre effekt

Kompressorn matar samma volym luft, oavsett om vi minskar trycksidans tryck med en IC = ingen skillnad om vi kyler luften för kompressorn laddar inte mer luft för det, vi får bara ett lägre tryck men kallare luft vilket ger samma antal syremolekyler i förbränningsrummet?

Är detta korrekt uppfattat?

precis

Fast om man med en IC har lägre tryck efter kompressorn borde den väl gå lättare, och därmed kräva mindre effekt för att drivas. Då blir större del av effekten kvar åt att driva bilen framåt. Eller?

Detta gäller bara för kompressorer av deplacementtyp, dvs roots och skruv. En centrifugal fungerar som en turbo i detta fall.
Ja, det finns en effektvinst i drivningen av kompressorn med ic.

Borde väl vara ganska mariginell vinst?
Dessutom är det ju fortfarande "högt" tryck fram till IC'n? eller?

Re:

Volvosmurfen skrev:

Borde väl vara ganska mariginell vinst? Dessutom är det ju fortfarande "högt" tryck fram till IC'n? eller?

IC:n har ett visst tryckfall men om den är rätt dimensionerad så är det tryckfallet litet. Kompressorn "ser" trycket i insuget plus tryckfallet över IC:n och detta ska sammanlagt normalt vara mindre än trycket utan IC.
Eftersom insuget och rören före IC:n är förbundna med varandra så blir det samma tryck i hela systemet (bortsett från ett visst tryckfall).
Hur mycket effekt det rör sig om kan säkert någon räkna fram, för mig är det dags att göra kväll nu.

Re: Överladdning och värme?

Volvosmurfen skrev:

Kompressorn levererar fortfarande samma volym luft oberoende av laddtryck.

Nej, det gör den inte riktigt. Kolla t.ex. på en LYS 2300 AX vid 10 000 rpm. Vid 0,9 bars övertryck ger den någonstans kring 20,8 m^3/min, men vid 0,2 bars övertryck ger den ca 22,2 m^3/min. Så den tappar nästan 10% per bar övertryck vid de rotationshastigheterna.

Sant, jag förenklade väl lite väl mycekt kanske? Givetvis måste man ta VE i beaktan.

Tycker det blev lite splittrade svar i tråden så jag försöker mig på att samla ihop det och lägga till lite:


om en kompressor matar in en bestämd mängd luft i ett utrymme och skapar ett övertryck där så får man ökat laddryck och en högre temp.

Kyler man luften efter kompressorn med en IC så får man ett lägre laddtryck och en lägre temperatur, massaflödet bibehålls, kompressorn går även lättare.

Detta ger vinster i form av:

1 - Mindre mekaniska förluster via kompressordrivningen pga lägre tryckskillnad.

2 - Jämförbar luftmassa in i motorn

3 - En lägre utgångstemperatur vilket ger att maxtempen på bränsle/lutblandningen i motorn inte når lika högt under kompressionstakten.

4 - Punkt 3 ger klart mycket bättre möjligheter att använda en vettig tändkurva


ovanstående exempel gäller för deplacementkompressorer, en centrifugalkompressor reagerar annorlunda.

Det här var intressant och nånting som jag har funderat på.

om man har en ic efter kompressorn så kommer laddtrycket att sjunka eftersom kallare luft tar mindre plats men effekten borde bli densamma då man får in samma mängd syre.
Men kompressorn borde väl gå lika tungt oavsett om man har en ic som sänker laddtrycket eller ej. Trycket i och precis efter kompressorn (mellan kompressor och ic) borde väl vara detsamma med som utan ic och därmed borde väl kompressorn gå lika tungt!?

Mao borde vinsten i mitt huvud vara att man får in kallare luft och därmed minskar spikningsbenägenheten och kan vara elakare med tändningen.
Kan väl kanske bli så att cylindertrycket blir högre också med varmare/mer volym på luften som kommer in?

Nej, kompressorn jobbar ju mot trycket i insuget och det trycket kommer att vara lägre om du har ic (förutsatt att du inte har en ic med väldigt högt tryckfall). Tryckuppbyggnaden beror ju lika mycket på hur luften kan flöda vidare efter kompressorn som på kompressorn. Effekten med ic kan jämföras med om du istället skulle ha haft en större motor efter kompessorn, trycket skulle då bli lägre eftersom den större motorn "tar emot" mer luft. Eller den motsatta effekten om du har ett stängt gasspjäll efter kompressorn, då stiger trycket (och kompressorns effektförlust) eftersom luften inte har någonstans att ta vägen och då bygger upp ett högre tryck.

Cylindertrycket blir även det något högre vid högre temp, om jag inte tänker fel så här på natten borde den skillnaden dock vara liten i jämförelse med förbränningstrycket.

Fast en bra (Skruv-Lysholm-Autorotor) kompressor bygger ju upp ett tryck inne i själva kompressorn så det borde inte ändras.
När det gäller tryckfall i ic så är det väl ändå så att i en bra ic som kyler luften mycket så blir även tryckfallet rätt stort pga att den nedkylda luften tar så mycket mindre plats.

Är det btw någon räknekunnig person som kan räkna ut hur mycket trycket rent teoretiskt skulle sjunka om vi säger att vi sänker temperaturen från 100grader till 20grader i en ic.