Det är omöjligt att konstruera kylkanaler som ger jämnt flöde i alla punkter (glöm alla illusioner om CFD som knappast utförs i nämnvärd utsträckning, vad som ger rationell gjutning av toppar och block påverkar designen mycket mer). Dessutom är värmeflödet från olika delar mycket olika, med området kring avgasportarna som de platser där mest energi måste avlägsnas. Sedan är ju inte grundlayouten för normala motorers kylsystem speciellt optimalt. Vattnet går i i blockets framkant och följer cylindrarna till bakanten där det svänger upp i toppen för att passera förbränningsrummen på sin väg tillbaka. Dessutom tar en del vatten en kortare väg och svänger upp i toppen utan att ha passerat sista cylindern.

Allt detta medför att vissa punkter i motorn kommar att vara väsentligt varmare än andra. Om vi får lokal kokning vid dessa så kommer ångbubblan att dramatiskt försämra värmeöverföringen i den punkten. Även om vattenflödet och ångbubblans flytkraft gör att den snabbt förflyttas bort från den varma punkten så blir värmeöverföringen nedsatt och metallen ännu varmare och nya bubblor kommer att skapas.

Vid 1 bar systemtryck har vi en kokpunkt på ca 120°C. Normal temp på kylvattnet ut ur motorn är kring 80°C. Denna temperatur är medelvärdet av temperaturen på vattnet som passerat den kalla insugningssidan och vattnet som passerat den mycket varmare avgassidan. Exakt hur varmt vattnet blir på de olika sidorna varierar från fall till fall men vi kan utgå från att avgassidans vatten i snitt är betydligt varmare än 80°C. Vi har med andra ord en medelvattentemperatur som inte ligger så långt från kokpunkten kring avgaskanalerna. Har vi dessutom en punkt kring en avgaskanal där flödet är lite lägre så kommer vi garanterat att få kokning i den punkten. Om vi kan höja trycket i blocket till 2 bar så får vi en kokpunkt på drygt 130° och vid 3 bar blir kokpunkten nästan 145°. Detta ger oss betydligt större chanser att undvika lokal kokning i toppen.
Tryckökningen kan åstadkommas på två sätt, antingen genom höjt systemtryck eller genom att med vattenpumpen samt en flödesrestriktion skapa ett lokalt tryck i blocket.
om man kan höja systemtrycket så vinner man två saker, trycket i pumpens inlopp ökar vilket minskar chansen för kavitation, dessutom slipper man ödsla effekt på att skapa onödigt högt tryck i vattenpumpen.
Jag är dock tveksam till att det går att skapa ett tillräckligt högt systemtryck enbart genom att använda ett annat kylarlock. Vattnet i systemet kanske har en medeltemperatur på 60°C, troligen är detta för lite för att bygga upp ett systemtryck över 1 bar. Det krävs då en kontinuerlig kokning någonstans i systemet för att hålla uppe trycket och på så sätt motverka kokning...
Sedan ställer ett högt systemtryck högre krav på andra komponenter som t.ex. kylare.

Tomas L skrev:

1 Det är omöjligt att konstruera kylkanaler som ger jämnt flöde i alla punkter (glöm alla illusioner om CFD som knappast utförs i nämnvärd utsträckning, vad som ger rationell gjutning av toppar och block påverkar designen mycket mer).2 2 Allt detta medför att vissa punkter i motorn kommar att vara väsentligt varmare än andra. 3 Vid 1 bar systemtryck har vi en kokpunkt på ca 120°C. Normal temp på kylvattnet ut ur motorn är kring 80°C. Denna temperatur är medelvärdet av temperaturen på vattnet som passerat den kalla insugningssidan och vattnet som passerat den mycket varmare avgassidan. 4 om vi kan höja trycket i blocket till 2 bar så får vi en kokpunkt på drygt 130° och vid 3 bar blir kokpunkten nästan 145°. Detta ger oss betydligt större chanser att undvika lokal kokning i toppen. Tryckökningen kan åstadkommas på två sätt, antingen genom höjt systemtryck eller genom att med vattenpumpen samt en flödesrestriktion skapa ett lokalt tryck i blocket. om man kan höja systemtrycket så vinner man två saker, trycket i pumpens inlopp ökar vilket minskar chansen för kavitation, dessutom slipper man ödsla effekt på att skapa onödigt högt tryck i vattenpumpen. 5 Jag är dock tveksam till att det går att skapa ett tillräckligt högt systemtryck enbart genom att använda ett annat kylarlock. Vattnet i systemet kanske har en medeltemperatur på 60°C, troligen är detta för lite för att bygga upp ett systemtryck över 1 bar. Det krävs då en kontinuerlig kokning någonstans i systemet för att hålla uppe trycket och på så sätt motverka kokning... Sedan ställer ett högt systemtryck högre krav på andra komponenter som t.ex. kylare.

1
Att produktionstekninska saker kommer in i hög grad är även min uppfattning, vilket är något annat än reklamen.
2
Avgaskanalen som sagt. Då noterar jag att det i högsta grad hänger ihop med flödet i avgassystemet. För en icketurbomotor gäller alltså så öppet system det någonsin går.
3
Vi kan hålla en lite högre vattenhastighet för jämnare temperaturskillnader.
4
Det här med tryck verkar vara en knepig sak, och jag tror inte den behöver överdrivas om de andra åtgärderna är vidtagna. Möjligen då för en turbomotor där man får andra temperaturer.
5
Det här låter som hönan och ägget. Men eftersom vi kan höja sytemtrycket till 1 bar utan att det kokar innan trycket höjts så kan man kanske tänka sig att samma sak sker up till 145 gdr?
Göran Malmberg

Tomas L skrev:

om man kan höja systemtrycket så vinner man två saker, trycket i pumpens inlopp ökar vilket minskar chansen för kavitation, dessutom slipper man ödsla effekt på att skapa onödigt högt tryck i vattenpumpen.

Det kan ju kanske var effektivare med en liten eldriven kompressor som höjer systemtrycket istället. Att kylare mm sen måste klara av trycket blir ju ett följdproblem (kostar ju att ligga på topp).

Med en 4bars säkerhetsventil på expansionskärlet så ligger trycket lite lägre än för vattenledningar och kan flytta över lite kunskap därifrån (kopplingar mm). Men för att skapa övertryck (i hela systemet) som inte enbart kommer av värme behövs ju nån form av kompression (ladda expansionskärlet med 2 bar luft vid kallt kanske?).

NiklasFalk skrev:

Med en 4bars säkerhetsventil på expansionskärlet så ligger trycket lite lägre än för vattenledningar och kan flytta över lite kunskap därifrån (kopplingar mm). Men för att skapa övertryck (i hela systemet) som inte enbart kommer av värme behövs ju nån form av kompression (ladda expansionskärlet med 2 bar luft vid kallt kanske?).

Låter som vi till slut behöver sprängkåpa med ångskydd runt värmepaketet.
Som tur är har jag inget värmepaket.
Göran Malmberg

Göran Malmberg skrev:

NiklasFalk skrev: Med en 4bars säkerhetsventil på expansionskärlet så ligger trycket lite lägre än för vattenledningar och kan flytta över lite kunskap därifrån (kopplingar mm). Men för att skapa övertryck (i hela systemet) som inte enbart kommer av värme behövs ju nån form av kompression (ladda expansionskärlet med 2 bar luft vid kallt kanske?). Låter som vi till slut behöver sprängkåpa med ångskydd runt värmepaketet. Som tur är har jag inget värmepaket. Göran Malmberg

Det nya är ju att tävlingsbilar skall ha AC, inte värme...

NiklasFalk skrev:

Tomas L skrev: om man kan höja systemtrycket så vinner man två saker, trycket i pumpens inlopp ökar vilket minskar chansen för kavitation, dessutom slipper man ödsla effekt på att skapa onödigt högt tryck i vattenpumpen. Det kan ju kanske var effektivare med en liten eldriven kompressor som höjer systemtrycket istället. Att kylare mm sen måste klara av trycket blir ju ett följdproblem (kostar ju att ligga på topp). Med en 4bars säkerhetsventil på expansionskärlet så ligger trycket lite lägre än för vattenledningar och kan flytta över lite kunskap därifrån (kopplingar mm). Men för att skapa övertryck (i hela systemet) som inte enbart kommer av värme behövs ju nån form av kompression (ladda expansionskärlet med 2 bar luft vid kallt kanske?).

Just detta har jag och Johan Edlund diskuterat en del lite tyst om tidigare och detta är nog en av de bästa varianterna för att få upp ett bra systemtryck och säkra kylningen. Kan man på detta vis säkra kylningen så fungerar det att ha en elvattenpump som ej bygger tryck och istället bara säkrar ett flöde = minsta parasitförluster.

Kort förklarat så har jag även gjort lite komplementerande tester kring detta och simulerat ett trycksatt kylsystem genom att cirkulera vatten genom en kammare med variabel trycksättning, flöde och temp. Jag kan verifiera att man med ökat systemtryck får "bättre" kyleffekt och tillväxten av bubblor är mnimal, helt klart "the way to go" på en racemotor av många orsaker.

P.S, jag är lite gramse över att ni tog upp detta, fan det var ju en av "mina" überhemliga kort i rockärmen jöh... Om än rätt kända principer som används tex i F1 racing...

Det vore intressant om någon hade mätvärden på blocktrycket vid maxvarv och öppen termostat.
Sedan vore det även intressant att veta vad normala kylare och motorblock klarar för tryck. Det vore ju inte kul om man spräcker blocket med för högt tryck...

Cobolt skrev:

Just detta har jag och Johan Edlund diskuterat en del lite tyst om tidigare och detta är nog en av de bästa varianterna för att få upp ett bra systemtryck och säkra kylningen. Kan man på detta vis säkra kylningen så fungerar det att ha en elvattenpump som ej bygger tryck och istället bara säkrar ett flöde = minsta parasitförluster.

Även om du behåller den remdrivna pumpen så får du ju lägre effektförlust till drivningen med lägre tryckfall.

Cobolt skrev:

P.S, jag är lite gramse över att ni tog upp detta, fan det var ju en av "mina" überhemliga kort i rockärmen jöh... Om än rätt kända principer som används tex i F1 racing...

om du postar resten av dina rockärmskort så kan vi försöka att undvika dem i framtiden....

Tomas L skrev:

Även om du behåller den remdrivna pumpen så får du ju lägre effektförlust till drivningen med lägre tryckfall. om du postar resten av dina rockärmskort så kan vi försöka att undvika dem i framtiden....

Jupp, men med en elpump, några tempgivare, rpm, tps sensorer mm och lite elektronik så kan man även få jämnare temperatur oberoende av last.

Du har nog rätt, man borde posta allt man klurar på och klurat ut och få det ur världen...

Ett högtryckssystem gjort med lite budget behöver ju nån liten elektrisk kompressor som håller trycket uppe. Annars kommer ju det att skita sig förr eller senare (övertrycket har pyst ut sista halvtimmen i ett långlopp tex).

om vi utgår från att läckaget är litet så borde det räcka men en jättefjöntig kompressor (men med start/stoppkontaker mm så behöver den inte bli billig för det...). Oxidationen (rost) kanske ökar också eftersom vi får mer syre+kväve löst i vattnet vid högre tryck.

om vi skippar i trycksatt system och åker med ren propylen i stället då?
http://www.evanscooling.com/main20.htm
det här har ju varit på tapeten blan Panteragängget i USA då Evans själva haft en Pantera med det på banan.
Göran Malmberg

Är ju jävligt bra med +370 graders kokpunkt, men hur pass bra värmebärare är propylen om man jämför med vatten? Alltså, hur mycket ökar/minskar kylförmågan per ytenhet vid samma driftsförhållanden?

Edit:
Vid 191 grader C, -36% eller ca -35% om man tar hänsyn till densiteten/volym, verkar dock vara svårare att pumpa? hur är ytspänningen på detta jfr m vatten/Waterwetter? dom jämför bara med rent vatten?

Göran Malmberg skrev:

om vi skippar i trycksatt system och åker med ren propylen i stället då? http://www.evanscooling.com/main20.htm det här har ju varit på tapeten blan Panteragängget i USA då Evans själva haft en Pantera med det på banan. Göran Malmberg

om Viskositet mm passar så borde väl det fungera. Mest lämpligt vore väl att använda "kokad" propylenklykol (för att få bort vattnet) och att spola kylsystemet med detta ett par gånger. Vatten löst i propylenglykolen kommer ju att justera egenskaperna (ångbildning mm som man vill undvka).

Men man behöver ju skapa övertyck i blocket med pump+strypventil om kylvätskan inte bildar gasblåsor lika lätt.

Men det skapas en annan effekt också som man kan tänka lite på:
"Above 99°C explosive vapour/air mixtures may be formed. "

NiklasFalk skrev:

Men man behöver ju skapa övertyck i blocket med pump+strypventil om kylvätskan inte bildar gasblåsor lika lätt.

Tvärtom!

Mer benägenhet att bilda gasblåsor - mer övertryck, mindre benägnenhet att bilda gasblåsor - mindre övertryck.

(förutsatt att man fått ut alla gasfickor)

NiklasFalk skrev:

Ett högtryckssystem gjort med lite budget behöver ju nån liten elektrisk kompressor som håller trycket uppe. Annars kommer ju det att skita sig förr eller senare (övertrycket har pyst ut sista halvtimmen i ett långlopp tex). om vi utgår från att läckaget är litet så borde det räcka men en jättefjöntig kompressor (men med start/stoppkontaker mm så behöver den inte bli billig för det...). Oxidationen (rost) kanske ökar också eftersom vi får mer syre+kväve löst i vattnet vid högre tryck.

När det gäller att hålla trycket uppe och läckage så är ju detta inte svårare att lösa än tryckluftssystemet hos ex. en F1 motor som förser ventilfjädrarna med luft. Vanligen kör man med en liten tank med kväve men det finns även motorer som använt kompressor. Exempelvis Yamaha hade en lösning med en liten kolvkompressor som drevs av en kamaxel. När det gäller tanken med kväve så kan denna även fyllas på vid ett depåstopp. Man skulle ju också kunna tänka sig att använda exempelvis en turbomotors laddtryck om detta är tillräckligt högt.
Använder man en tank kan man ju också välja vilken gas som ska användas.

Nackdelen med detta är förstås att jämför med att bygga tryck med pumpen så kommer det krävas kylare och kylslangar som tål betydligt högre tryck än normalt.

Cobolt skrev:

NiklasFalk skrev: Men man behöver ju inte skapa övertyck i blocket med pump+strypventil om kylvätskan inte bildar gasblåsor lika lätt. Tvärtom! Mer benägenhet att bilda gasblåsor - mer övertryck, mindre benägnenhet att bilda gasblåsor - mindre övertryck. (förutsatt att man fått ut alla gasfickor)

Det gäller att hålla rätt på alla negationerna ja...

Tack Tomas Lindbäck..........

Cobolt skrev:

Är ju jävligt bra med +370 graders kokpunkt, men hur pass bra värmebärare är propylen om man jämför med vatten? Alltså, hur mycket ökar/minskar kylförmågan per ytenhet vid samma driftsförhållanden? Edit: Vid 191 grader C, -36% eller ca -35% om man tar hänsyn till densiteten/volym, verkar dock vara svårare att pumpa? hur är ytspänningen på detta jfr m vatten/Waterwetter? dom jämför bara med rent vatten?

370 grader F är det bara. Dvs ca 188 grader C.

Att använda en kylvätska bestående av annat än vatten är knappast något nytt påhitt. Vill minnas att jag läst någonstans om olika kylvätskor för bruk i flygmotorer, detta var sannolikt något från 1930-1940 talet. Man tog då upp alternativa kylvätskor och när det gäller dessa så brukar ett av problemen vara värmekapaciteten som inte alls är lika hög som för vatten. Ett annat problem är att vissa av dessa kylvätskor också har en flamtemperatur. Användandet av ren propylen glykol kommer också kräva ett tätat kylsystem för att unvika att fukt i luften löses av glykolen. Vidare bör sannolikt också en motor konstrueras avsedda för dessa kylvätskor så man kan utnyttja dess högre kokpunkter.

Johan Edlund skrev:

Användandet av ren propylen glykol kommer också kräva ett tätat kylsystem för att unvika att fukt i luften löses av glykolen. Vidare bör sannolikt också en motor konstrueras avsedda för dessa kylvätskor så man kan utnyttja dess högre kokpunkter.

Jag har varit på Evans om deras produkt, men som vanligt så verkar mina fågeställningar inte vara populära. Jag är alltid skeptisk till varor där positiva egenskaper får för stor majoritet.
Du menar att om sytemet skulle vara exponerat till atmosfären, som t,ex inget kylarlock, så skulle kokpunkten sänkas. Det kan inte vara så att en konsekvent högre temperatur blockerar detta? Men det är klart, bilen står ju parkerad emellanåt, i vart fall min bil .

Göran Malmberg

Göran Malmberg skrev:

Johan Edlund skrev: Användandet av ren propylen glykol kommer också kräva ett tätat kylsystem för att unvika att fukt i luften löses av glykolen. Vidare bör sannolikt också en motor konstrueras avsedda för dessa kylvätskor så man kan utnyttja dess högre kokpunkter. Jag har varit på Evans om deras produkt, men som vanligt så verkar mina fågeställningar inte vara populära. Jag är alltid skeptisk till varor där positiva egenskaper får för stor majoritet. Du menar att om sytemet skulle vara exponerat till atmosfären, som t,ex inget kylarlock, så skulle kokpunkten sänkas. Det kan inte vara så att en konsekvent högre temperatur blockerar detta? Men det är klart, bilen står ju parkerad emellanåt, i vart fall min bil . Göran Malmberg

Enligt bland annat Smokey Yunick så skulle kylvätska bestående av bara propylen glykol lösa upp vatten från fukt i luften vilket sedan påverkar dess egenskaper om detta inte motverkas av ett tätat kylsystem.

Kollar man sedan upp glykols specifika värmekapacitet så ligger den på 2,4 kJ/(kg*K) mot vattens 4,18 kJ/(kg*K) vilket om man antar att samma värmemängd ska överföras samtidigt som temperaturen är lika krävs ca 74% högre massflöde.

Dags att uppdatera lite. Bmw har ju faktiskt elvattenpump i sin N52 3.0L raka 6:a som lämnar 190kW (258 hk). Vattenpumpen ser ut såhär:
Går nog att köpa separat men det är nog inte ekonomiskt försvarbart. Men kontrollera kan man ju alltid göra.

I artikeln om motorn står det att den interna kretsen har så lite motstånd som möjligt. Detta för att åstakomma höga flödeshastigheter med mindre tryckskillnader jämfört med en mekanisk pump.
Att kylkanalerna i toppen går tvärs motorn istället för längsmed var den största förbättringen.
Bmw kör med att vattnet ifrån pumpen först når avgasventilera och sen tvärs över toppen.
Termostaten är elektriskt styrd och har stora tvärsnittsareor för att inte hindra flödet.

Den stora vinsten med att frikoppla pumpen ifrån motorvarvtalet var att pumpens hela kapacitet kan utnyttjas vid höga laster på låga motorvarvtal.

Iom detta kunde pumpens maximala effektförbrukning reduceras till 200W jämfört med en konventionell remdriven pump som förbrukar upp till 2kW (inräknat i den är förluster ifrån remdriften men de borde inte vara stora).

Detta säger artikeln. Vilket gör att man kan fundera lite själv utifrån den "nya" informationen.
Intressant är att det bekräftar det som tidigare är sagt om remdrivna pumpar. Förutom att det är höga laster på låga varvtal som är dimensionerande för pumpen. Vilket tyder på att en remdriven pump har överkapacitet på höga varv. Vilket talar emot hela tryckökningsteorin och snarare tyder på att tryckökningen kommer av att pumpen är överdimensionerad på höga varvtal.

Intressant är också att Bmw:s elpump är kraftigare än tex den CSR som säljs avsedd för en mindre utvecklad variant av motor känd som Bigblock ( 200w istället för 100w).
Bmw:s pump drar med andra ord maximalt ungefär 14A. Davies Craig pumpen har en 10A säkring

Det går ju uppenbarligen att designa kylsystem så att de funkar prima med elvattenpump. Det står däremot inget om att man stryper flöder medvetet. Utan att flödet är designat på ett annat sätt på den nya motorn vilket minskar mottrycket. Vet att även vissa äldre motorer har samma typ av termostat.

Sen kan man fråga sig hur mycket körning på låga varvtal med hög last man råkar ut för på de typer av bilar som är aktuella här. Huvudsyftet här är ju inte att dra husvagn i alperna en solig sommardag...

Det som däremot är helt klart är att elvattenpumpar inte bara har fördelar och man bör nog fundera på att använda mer än en om man har en motor som lämnar lite effekt samt att man inte har onödiga förluster i kylsystemet. Likväl vore det kul att göra lite egna tester av pumpars kapacitet och möjlighet att bygga tryck!

Synd att systemen är i produktion. Annars hade det varit ett kul examensarbete att titta på dessa saker. Känns dock som att Bmw gjorde det för ett par år sedan...

Andreas Millbro skrev:

Dags att uppdatera lite. Bmw har ju faktiskt elvattenpump i sin N52 3.0L raka 6:a som lämnar 190kW (258 hk). Vattenpumpen ser ut såhär...

Hade man råd att köpa två sådana....så skulle jag åka elpump igen....

Naturligtvis går det att åka elpump.
Anledningen att jag startade denna tråd....var att jag förespråkat användandet av elpump, utan förbehåll.
När jag sedan fick nys om att det har sina problem......kände jag mej tvungen att varna.

och det har ju kommit fram en massa bra information.....