Avgassystem - smalt fram, tjockt bak?!

Tittar man här:

http://forums.rennlist.com/rennforums/showthread.php?t=241026

...så påstås det att man ska ha smalt avgas fram (okej, 3" är väl inte så smalt, men ändå) och sen ska det bli större dimension ju längre bak man kommer.

Jag har fått för mig att det ska vara tvärtom, att man har tjockt där fram för att avgaserna är varma och behöver mycket plats, medan det kan vara tunnare rör där bak för att avgaserna svalnat och inte tar så mkt plats längre.

Vad är rätt?

Re: Avgassystem - smalt fram, tjockt bak?!

Åke Wallebom skrev:

Tittar man här: http://forums.rennlist.com/rennforums/showthread.php?t=241026 ...så påstås det att man ska ha smalt avgas fram (okej, 3" är väl inte så smalt, men ändå) och sen ska det bli större dimension ju längre bak man kommer. Jag har fått för mig att det ska vara tvärtom, att man har tjockt där fram för att avgaserna är varma och behöver mycket plats, medan det kan vara tunnare rör där bak för att avgaserna svalnat och inte tar så mkt plats längre. Vad är rätt?

På en 951 är det ganska ont om plats framtil och eftersom en turbomotor mår bäst utan avgasmotstånd finns det väl egentligen ingen nackdel att ha ett system med gradvis större diameter. Sedan kanske inte det på bilden är helt optimalt.

Re: Avgassystem - smalt fram, tjockt bak?!

sweanders skrev:

På en 951 är det ganska ont om plats framtil och eftersom en turbomotor mår bäst utan avgasmotstånd finns det väl egentligen ingen nackdel att ha ett system med gradvis större diameter. Sedan kanske inte det på bilden är helt optimalt.

Frågan är väl om det verkligen är bättre med 3" fram och 4" bak, än 4" fram och 3" bak (om det fanns plats alltså).

Re: Avgassystem - smalt fram, tjockt bak?!

Åke Wallebom skrev:

sweanders skrev: På en 951 är det ganska ont om plats framtil och eftersom en turbomotor mår bäst utan avgasmotstånd finns det väl egentligen ingen nackdel att ha ett system med gradvis större diameter. Sedan kanske inte det på bilden är helt optimalt. Frågan är väl om det verkligen är bättre med 3" fram och 4" bak, än 4" fram och 3" bak (om det fanns plats alltså).

Det finns väl ingen anledning att gå ner i dimension? På 951 Cup bilarna i Nordamerika hade man de senare åren gradvis upp till 4" på bilarna. Jag skulle gärna prova ett sådant system tillsammans med separat wastegate-rör då det rapporterats om rejält sänkt mottryck.

Lite fyndigt kan man säga att det ultimata avgassystemet på en turbobil finns inte och bör inte finnas. Kolla hur turboutrustade rejsbilar såg ut innan ljudrestriktioner blev införda. Oftast bara en rörbit för att leda avgaserna utanför karossen och likandant från wastegaten.

Re: Avgassystem - smalt fram, tjockt bak?!

sweanders skrev:

Åke Wallebom skrev: Frågan är väl om det verkligen är bättre med 3" fram och 4" bak, än 4" fram och 3" bak (om det fanns plats alltså). Det finns väl ingen anledning att gå ner i dimension?

Min fråga är rent hypotetisk
om du bara fick välja mellan de två alternativen, vilket skulle du välja?

Naturligtvis kommer stort fram smal bak ge mindre mottryck än smalt fram och stort bak. Det är lite av mode att montera stuprör till avgas men då det är betydligt svårare att montera stort avgas efter motorn monterar mindre pålästa individer stuprör där det är enklast: långt bak. Tyvärr gör dom inte mycket nytta där.

Avgasernas volym är direkt proportionell mot deras temperatur. EGT efter turbon kan ligga runt 400-500 grader. När dom åker ur slutröret är dom nere på 50-70 grader, nerkylda av avgassystemet som disiperar värme i fria luften. Du kan räkna ut själv vilket skillnad på volymflöde det blir. Visserliggen hjälper stuprör bak också något, men inte i samma grad som där det är varmt.

Blir det inte några härliga venturi(?)effekter av att gå från ett smalt rör till ett tjockt rör? Vetekatten om det skulle hjälpa något i avgassystemet dock?

Beepbeep har helt rätt naturligtvis, stort i början ska det vara.

Vore ganska intressant att se nån sorts tryck/flödes-beräkningar för dels ett 3 m långt 3" rör, dels ett rör uppdelat i 1m 3", 1m 3,5", 1m 4" = 3m...

djungel-Jim skrev:

Blir det inte några härliga venturi(?)effekter av att gå från ett smalt rör till ett tjockt rör? Vetekatten om det skulle hjälpa något i avgassystemet dock?

Inte med turbo. Den agerar som en ganska effektiv "backventil" så inga pulseffekter som hjälper suga ur avgaser ur cylindern uppkommer. Den lever i själva verket på tryckskillnaden före och efter. Ju mindre mottryck efter turbon, ju större skillnaden över turbinen dessto större volymflöde. I och med att trycker minskar minskar också temperaturer på avgaser, därav stora EGT skillnaden före och efter.

Ett optimalt turbosystem skulle egentligen ha någon sorts konad dysa efter turbinen. I och med att det är icke-genomförbart i praktiken funkar det bra med ett grovt downpipe.

I katalysatorbilar vill man dock ha ganska heta avgaser även efter turbon för att katen ska tända så fort som möjligt så man har ofta katalysatorn direkt efter turbinutloppet.

Men sugrör efter turbon och sen en 4-tums slutdämpare är ungefär lika bra för prestandan som öppen dump och neonrör. Populärt hos pysfolket dock.

Annat är det med sugmotorer där man kan dra nytta av pulserna och få dom att hjälpa till att suga ur avgaser vid vissa harmoniska frekvenser (där längden på primärer lirar med förbränningsfrekvenser). Men även där vill man inte ha för mycket mottryck.

Det optimala är naturligtvis korrekt utformade headers (för varvtal som man oftast använder) med "megafoner" direkt efter kollektorn. Det väsnas naturligtvis något fruktansvärt så det är inget man kan ha på en vanlig bil. Möjligtvis en äldre 911:a med SuperTraps där man kan dra åt diskarna när man åker civilt.

beepbeep skrev:

....... Avgasernas volym är direkt proportionell mot deras temperatur. EGT efter turbon kan ligga runt 400-500 grader. När dom åker ur slutröret är dom nere på 50-70 grader, nerkylda av avgassystemet som disiperar värme i fria luften. Du kan räkna ut själv vilket skillnad på volymflöde det blir. Visserliggen hjälper stuprör bak också något, men inte i samma grad som där det är varmt.

Tänk bara på att använda Kelvin vid beräkningen 500 -> 50°C ger inte tiondelen av volymen utan 323 / 773 = ca 40% av volymen. Sen är inte trycket konstant utefter pipan heller, men det ger nog en bra tumme-pekfingeruppskattning ändå.

Pär Hansson skrev:

Tänk bara på att använda Kelvin vid beräkningen 500 -> 50°C ger inte tiondelen av volymen utan 323 / 773 = ca 40% av volymen. Sen är inte trycket konstant utefter pipan heller, men det ger nog en bra tumme-pekfingeruppskattning ändå.

Japp, PV = nRT där T är temp i Kelvin men jag vill inte ge mig i formler alltför djupt

beepbeep skrev:

Den lever i själva verket på tryckskillnaden före och efter. Ju mindre mottryck efter turbon, ju större skillnaden över turbinen dessto större volymflöde. I och med att trycker minskar minskar också temperaturer på avgaser, därav stora EGT skillnaden före och efter.

Nja är inte tryckskillnaden som är avgörande ... är densitetsskillnaden
för tar man bort mottrycket före och efter turbin så kommer ju turbon bara fungera bättre
har man större diameter på downpipe så kommer ju värmen försvinna mycket lättare pga större kylyta och lägre gashastighet så du får en större densitetsskillnad

Jag har inte någonstans i literaturen läst om detta. Man kan ju sitta och gissa vilken effekt det har, man det finns massor av andra teorier att gissa på också. Till en sugmotor så finns de fungerandes teorier att hålla sig till, och ett sådant syste, slutar som regel 1,5 till två meter rörlängd från toppen till där systemet skall sluta. Efter det så skall det inta vara mer rör oavsett diameter. Hur gör vi då? Jo, vi simulerar en atmosfärisk situation i form av en kammare. Helst en stor en. Den "vädras" sedan ut i det fria via så bra ljuddämpning och stort flöde det någonsin går. Och där får vi som vädringsrör olika karav på dimesion beroende på kammarens storlek. Då tror motorn att den, pulsmässigt, har öppet slutrör.
Göran Malmberg

Göran Malmberg skrev:

Jag har inte någonstans i literaturen läst om detta. Man kan ju sitta och gissa vilken effekt det har, man det finns massor av andra teorier att gissa på också. Till en sugmotor så finns de fungerandes teorier att hålla sig till, och ett sådant syste, slutar som regel 1,5 till två meter rörlängd från toppen till där systemet skall sluta. Efter det så skall det inta vara mer rör oavsett diameter. Hur gör vi då? Jo, vi simulerar en atmosfärisk situation i form av en kammare. Helst en stor en. Den "vädras" sedan ut i det fria via så bra ljuddämpning och stort flöde det någonsin går. Och där får vi som vädringsrör olika karav på dimesion beroende på kammarens storlek. Då tror motorn att den, pulsmässigt, har öppet slutrör. Göran Malmberg

Skulle det vara bra med en kammare på en turbobil eller är det int elönt då turbon effektivt rensat bort pulserna?

sweanders skrev:

Göran Malmberg skrev: Jag har inte någonstans i literaturen läst om detta. Man kan ju sitta och gissa vilken effekt det har, man det finns massor av andra teorier att gissa på också. Till en sugmotor så finns de fungerandes teorier att hålla sig till, och ett sådant syste, slutar som regel 1,5 till två meter rörlängd från toppen till där systemet skall sluta. Efter det så skall det inta vara mer rör oavsett diameter. Hur gör vi då? Jo, vi simulerar en atmosfärisk situation i form av en kammare. Helst en stor en. Den "vädras" sedan ut i det fria via så bra ljuddämpning och stort flöde det någonsin går. Och där får vi som vädringsrör olika karav på dimesion beroende på kammarens storlek. Då tror motorn att den, pulsmässigt, har öppet slutrör. Göran Malmberg Skulle det vara bra med en kammare på en turbobil eller är det int elönt då turbon effektivt rensat bort pulserna?

Jag är ju en dålig turbogubbe, vi har ju andra som sysslat med detta en del här på forumet. Men det kan vara ide att jag hyser en åsikt i alla fall. Jag tror INTE att det har något värde med en kammare på en turbomotor, av den anledningen att det efter turbon mest är fråga om motstånd och inte pulser. Vidare kan jag tänka mig att ska något göras efter turbon så är det i direkt anslutning till turbon, alltså en sorts exponentiell vidgning som låter turbon andas ut på ett bra sätt.

Turboexperterna får rätta mig om jag har fel.

Göran Malmberg

om jag förstår rätt kring vad ni menar för kammare så är det etablerat att en turbo gillar att andas ut i det fria (läs: helst i vaccum) och helst utan att skapa mottryck i form av turbulenser.

Ett vanligt sätt att minska mottrycket bakom en turbo är att installera en downpipe med en kona som ökar i radie ut från turbon mot själva röret som har så stor radie och volym som man kan få plats med och tåla acceptera rent viktmässigt. Fördelarna av detta är logaritmiskt fallande mot volymökningen. Ett avgasrör bakom en turbo orsakar ett motstånd som annars skulle kunna användas till att dirva turbinen.

Den förklaring jag fått (för ett bra tag sen) och ska försöka återge här är följande...

En turbin drivs av "entalpiändringen"

Entalpi beräknas med formlen

H=E+pV
H Entalpi
E är energiinnehållet
P trycket och
V volymen

Kort och gott, i turbofallet så innehåller avgaserna energi i form av värme, är sammanpackade av trycket och har en volym.

Ska man kika lite på formeln, så kan man kasta om den för att få fram skillnader i entalpi. En entalpiskillnad är summan av skillnaden i energi och skillnaden i produkten av energin (värmen) och trycket. pV blir då den mängd energi som krävs för att få en viss mängd avgaser att expandera såpass mycket att vi uppnår V vid trycket p. Om man tänker på detta utifrån arbete = kraft*sträckan så kan man se sambandet.

I turbofallet så har vi en känd avgasmassa, energi i form av värme, en volym och ett tryck, samt en turbin. Räknar man ut entalpin före och efter turbinen så kan man få ut hur mycket energi som turbinen "tagit" från avgaserna, notera även att entalpiändringen påverkas av volymskillnad, därför är downpipen klart viktig, både i p och V.

Vet man sen turbinen och kompressorns verkningsgrad så kan man säga hur mycket luft man kan flytta på osv...

Jag vill minnas att s.k "stepped headers" är nått som ska ge mest effekt bland dom extraktorgrenrörs modeller som finns! Samt är jag 99% säker på att jag läst en del om och framför allt sett bilder på motorcykelavgassystem som ser ut som trattar! Kallas annars för "megafon principen" typ har jag för mig!

Tror man på den kan man försvara ett grövre slutrör!

Sen kan jag komma med ett bevis för att de inte är av ondo heller! Min förra bil (Opel omega kombi -87) som hade ca 115hk orginal toppade sänkt med orginalsystem 175, 2" från katten med en 2" simons dämpare gjorde den 185, bytte sen till en 2,5" dämpare istället och hade 2" fram till den! Toppfart efter de: 190! Gick sen från en orginalfront till ett hemma bygge med stora hål och ett "vingplan" typ :P hehe trodde toppfarten skulle sjunka men nejdå! Då sjöt den upp till 200! Mätarfart detta då förståss... Nån som kan förklara detta då? Hade öppet filter på den också, annars orginal i motorn.

Cassius skrev:

Jag vill minnas att s.k "stepped headers" är nått som ska ge mest effekt bland dom extraktorgrenrörs modeller som finns! Samt är jag 99% säker på att jag läst en del om och framför allt sett bilder på motorcykelavgassystem som ser ut som trattar! Kallas annars för "megafon principen" typ har jag för mig! Tror man på den kan man försvara ett grövre slutrör! Sen kan jag komma med ett bevis för att de inte är av ondo heller! Min förra bil (Opel omega kombi -87) som hade ca 115hk orginal toppade sänkt med orginalsystem 175, 2" från katten med en 2" simons dämpare gjorde den 185, bytte sen till en 2,5" dämpare istället och hade 2" fram till den! Toppfart efter de: 190! Gick sen från en orginalfront till ett hemma bygge med stora hål och ett "vingplan" typ :P hehe trodde toppfarten skulle sjunka men nejdå! Då sjöt den upp till 200! Mätarfart detta då förståss... Nån som kan förklara detta då? Hade öppet filter på den också, annars orginal i motorn.

Megafoner är ett kapitel för sig. Vi kan inte jämföra ett rör som odefinierat blir större bakåt med en sådan konstruktion. En felaktigt designad megafon kan ev göra motorn sämre. "Steppade" primärrör var mycket diskuterade på 90 talet. Dom är bra, men knepiga att dra ut full nytta av. Det hänger ihop med hur böjarna på rören ser ut, så flödet blir jämt. Även rörstarten från toppen påverkar.

om vi jämför ett mindre bra system med ett bättre, så kan effektvinsten bli rätt stor med ett större slutrör oavsett hur mycket större eller välformat det är. Här har vi egenterligen en rätt bra potential, och man behöver inte räkna speciellt mycket. Vad jag far efter när vi diskuterar är principer för avgassystem, vilket är lite annan sak.

MVH
Göran Malmberg

Det optimala för en turbomotor är en rätt utformad diffusor efter turbinen och detta används i vissa fall. Diffusorn gör att tryckförhållandet över turbon blir något större vilket innebär att man kan få ut lite mer turbineffekt med samma tryck före turbinen; detta genom att med en diffusor så sänks utloppstrycket något.

Värmen som turbinen tar av avgaserna kan på ett hum uppskattas av temperaturökningen kompressorn ger, om en ökning av säg 70 grader fås så kanske temperaturfallet över turbinen ligger på strax över 100 grader (Egentligen blir utloppstemperaturen, T2 på T2 = T1*(P2/P1)^((gamma-1)/gamma) där gamma är förhållandet för specifik värme, cp/cv. Turbinens effekt blir således P = (T1-T2)*cp*m*eta där eta är turbinens verkningsgrad). Detta innebär att en motor med en avgastemperatur av 950 grader, vilket får anses normalt i dagsläget, så ligger temperaturen kring 800 grader ut ur turbinen. Detta kan dock vara svårt att mäta pga temperaturskillnader hos avgaserna. Temperaturfallet fram till katalysatorn bör vara relativt obetydligt och en liten ökning över katalysatorn fås. Vid lägre last och tomgång är förstås temperaturen lägre, kring 300-400 grader bör nås vid tomgång, 400-500 grader vid normal körning.

om en modern motor (turbo eller sugmotor) körs med full last kan man räkna med att avgastemperaturen ligger över 700 grader även ett par meter efter motorn. Temperaturfallet i avgassystemet är således inte så stort som man kan tro vid hög last.

Diameterförändringar av ett avgassystem är något man i regel ska undvika, men får man välja så gör en större diameter något större nytta framtill än baktill. Men fördelen av en större diameter beror också på längden, är längden hos den grövre diametern större än den mindre diametern så gör detta mer nytta än tvärtom.