Compound/Sekventiaali ahdettu diesel mekaanisilla ahtimilla

[vilsaa]

Nyt asiantuntijoilta mielipide kokoonpanoon joka sisältäisi Om606 turbo moottorin ja kaksi mekaanista ahdinta sarjassa.

Jos Primääri ahtimena käytetyn ahtimen ilmamassavirta olisi esim 1860kg/h eli noin 0.50kg/s ja sekundääri ahtimen tilavuusvirta 1.85l/r.
Kuinka yhdistelmä käyttäytyisi jos Ensimmäisenä ahtimena käytettäisiin parempi hyötysuhteista kaksoisruuviahdinta joka tekisi esimerkiksi 1.5 bar paineen toiseen roots tyyppiseesn ahtimeen jota pyöritettäis parhaimman hyötysuhteen alueella esim vain 8000rpm. Jolloin paine suhde olisi noin 1.6-1.8. Ilman pakopainetta siis saavutettaisiin jo yli 2 bar paine imusarjaan.

[norsu]

Itsellä ei ole kiinnostusta mekaanisiin ahtimiin ollenkaan, joten harvemmin niiden toimivuutta edes pohdin. Se, mikä kysymyksestäsi pisti silmään, on tuo laskemasi imusarjapaine: Kannattaa tutustua tuon laskemiseen, niin jää imusarjat halkeamatta. Tässä 1 + 1 ei olekkaan kaksi ja lopputulema saattaa yllättää.

Vaikket mekaanisella ahtimella saa pakopainetta aikaiseksi, niin ei se tarkoita pakokaasuahtimen olevan onneton keksintö muodostamansa vastapaineen vuoksi. Compound-ahtamisen pääperiaate on saada suuri ahtopaine pienellä pakopaineella, jolloin pakokaasuahtimen paremmuus korostuu entisestään mekaaniseen ahtimeen verrattuna.

[Leze]

Ottaisin myös huomioon sen että kaksi mekaanista ahdinta ottaa aika raakasti tehoa kampiakselilta.

Itse fanitan enemmän pakokaasuahtimia, koska ne ottavat osan ahtamiseen tarvittavasta tehosta moottorin hukkaenergiasta eli pakokaasuista.
Mekaaniset ottavat taas kaiken tarvittavan tehon kampiakselilta, mikä on taas suoraan pois renkaille saatavasta tehosta.
Eli pointtina tässä se että suunnilleenkaan sopivalla pakokaasuahtimella saa samalla ahtopaineella aina enemmän tehoa koneesta ulos kuin mekaanisella ahtimella.

Mutta tämähän oli nyt melkeimpä offtopikkia, kun kyse on nimenomaan siitä että topikin aloittaja haluaa ne kaks mekaanista sarjaan Itse en näkis mitään kauheaa ongelmaa tossa sarja-ahtamisessa, jos on painetta lompakossa niin eikun kokeilemaan Ahtamisen hyötysuhteesta tulee vaan melko huono, mutta eipä se aina harrastuksen tarkoituksena oo tehä parasta mahdollista, vaan semmosta mikä miellyttää itteä

Jos ensimmäinen ahdin tuuppaa 1,5 bar painetta ja toisen painesuhde on 1.6-1.8 niin mun laskuopin mukaan painetta tulee imusarjaan 2.4-2.7bar

E: ylläoleva on pashaa, oikeasti pitää laskea 2,5bar*1.8 - 1.0 bar, niinkuin alempana on sanottu, jolloin imusarjaan tulee 3,5 bar ahtopaine.

[OMxxx]

2.5x1.8-1=3.5 bar imusarjasa

toisekseen, turbo mukautuu kuormitukseen luonnostaan eikä ahda pintakaasuajossa täysillä, remmi melekeen vaatis lepuutus toiminnon?

[napa]

Jos ensimmäinen ahdin tuuppaa 1,5 bar painetta ja toisen painesuhde on 1.6-1.8 niin mun laskuopin mukaan painetta tulee imusarjaan 2.4-2.7bar

mun laskuopilla tulee taas tälläisiä lukemia...

3 bar tai 3.5 bar. on lopullinen imusarjan paine ja miksi näin, niin tuo ensimmäisen ahtimen tuottama 1.5 bar. ahtopaine pitää muuttaa pr luvuksi, joka onkin 2.5 ja se kerrotaan tuolla toisen ahtimen pr luvulla 1.6 - 1.8...

oikea kaavahan näiden laskemiseen on pr * pr -1, eli esim. 1.9 pr (0.9 bar.) * 1.5 pr -1 = 1.85 bar. isommilla luvuilla tuosta vasta huomaa tuon "järjettömyyden" ahtojen käyttäytymisessä, eli 2.7 pr * 2.5 pr -1 = 5.75 bar ahtoja... sitten jos lisätään vielä kolmas ahdin mukaan, niin saadaan varmasti kaikkia tyydyttävä ahtopaine aikaiseksi 2.7 pr * 2.5 pr * 2 pr -1 = 12.5 bar ahtoja...

edit: taas tuli oltua hidas, kun joku kerkis väliin... mutta onneksi asia korjattiin oikaksi tuossa laskukaavassa...



500 €:n lankku, ducato ja laguna...

[norsu]

Näinhän se menee. Compoundsysteemiä laskettaessa pitää toki vielä muistaa ottaa huomioon lämpötilat, koska ollaan kaukana huoneenlämmöistä.

No laskekaapas mikä oli lavamörkö Punisherin compoundsysteemin pikkuahtimen (=HP) tuottama paine, kun imusarjapaine oli 5,6bar ja LP ahdin tuotti siitä 5,1bar... Ja onko tämä nyt sitten hyvä ratkaisu pakopaineen kannalta?

Tästä sitten voikin jo päätellä, jotta mihinkä juttuun tupla-ahdossa kannattaa kiinnittää se suurin huomio.

[vilsaa]

Kiitos nyt kaikille asiantuntevista vastauksista. Molemmat ahtimet on jo kotopuolessa. Eli Taidan vain typeryyttäni kokeilla. Saa sitten antaa ainakin kokemuksia. Itellä vaan tuo pakopaine kaihertaa vieläkin ajatuksissa että jos esim om606 koneesta saadaan hx40superilla noin 500hv:tä noin 3bar paineella ja 2.5bar pakkopaineella. niin jos tuo 2.5bar otetaisiin pois tuolta pakoventtiilien puolelta niin ajattelis että se 2.5bar 900c asteinen mössö jotakin vaikuttaa, jos se sylinteri vielä saataisiin tyhjäks oikealla injektori tyypin pakosarjalla. Ja toisaalta jos laskee mersun männän halkasijalla paineen aiheuttamaan hukkavoiman(normaalilämmössä) ja ottaa siitä pyörimistehon laskukaavasta tuloksen esim.6000r:lla niin saadaan noin 40kw hukkateho. En tosiaan tiedä kauasko tuo ahdin kombinaation tehon hävikki menee tuosta mutta siksi kysynkin.

[Leze]

Jotain arviota ahtimen ottamasta kampiakselitehosta saa laskettua kaavalla:
tilavuusvirta*paine-ero/(ahtimen hyötysuhde*remmivälityksen hyötys.)

Eli topikin aloittajan antamilla arvoilla
1860kg/h = 0.3996 m3/s (NTP-tilassa 0C, 1.013 bar)
1. ahtimen paine-ero = 150000 Pa
1. ahtimen hyötysuhde = 65% (arvio)
2. ahtimen hs = 85% (arvio)
remmivälityksen hs = 90% (arvio)

1. ahtimen ottama teho = 0.3996*150000/(0.65*0.9) = 102kW

1. ahdin lämmittää ilmaa vaikka 90 C (huonohko hs.) jolloin 2. ahtimelle menee ilmaa n. 0.216 m3/s (90 C, 2.513 bar), ei välijäähyä ahtimien välissä. Painesuhteella 1.8 imusarjaan tulee absoluuttista painetta 4.523 bar.
Näin ollen 2. ahtimen paine-ero on 201040 Pa

jolloin 2. ahtimen ottama teho on 0.216*201040/(0.85*0.9) = 56.8 kW

Eli kampiakselilta hukkuvaksi tehoksi tulisi yhteensä 159,2 kW näillä arvoilla.

[napa]

Jotain arviota ahtimen ottamasta kampiakselitehosta saa laskettua kaavalla:
tilavuusvirta*paine-ero/(ahtimen hyötysuhde*remmivälityksen hyötys.)

Eli topikin aloittajan antamilla arvoilla
1860kg/h = 0.3996 m3/s (NTP-tilassa 0C, 1.013 bar)
1. ahtimen paine-ero = 150000 Pa
1. ahtimen hyötysuhde = 65% (arvio)
2. ahtimen hs = 85% (arvio)
remmivälityksen hs = 90% (arvio)

1. ahtimen ottama teho = 0.3996*150000/(0.65*0.9) = 102kW

1. ahdin lämmittää ilmaa vaikka 90 C (huonohko hs.) jolloin 2. ahtimelle menee ilmaa n. 0.216 m3/s (90 C, 2.513 bar), ei välijäähyä ahtimien välissä.
Näin ollen 2. ahtimen paine-ero on 201040 Pa painesuhteella 1.8

jolloin 2. ahtimen ottama teho on 0.216*201040/(0.85*0.9) = 56.8 kW

Eli kampiakselilta hukkuvaksi tehoksi tulisi yhteensä 159,2 kW näillä arvoilla.

tuo ensimmäinen ahdin on sitten ruuviahdin, enkä usko, että pienellä moniurahihnalla tuollaisia n. 100 kw tehoja siirrellään, ainkaan kovin montaa minuuttia

C32 AMG:n ruuviahdin vaikuttaa muistaakseni hyvin samoilta tuoton suhteen(tai on se vähän isompi, kun sitä pyöritetään aika reilulla nopeudella, eli tais olla 2100 kg/h tuotto) ja se nappaa muistaakseni sellaisen 25-40 kw täydellä tuotolla kampuralta...

500 €:n lankku, ducato ja laguna...

[Leze]

Jotain arviota ahtimen ottamasta kampiakselitehosta saa laskettua kaavalla:
tilavuusvirta*paine-ero/(ahtimen hyötysuhde*remmivälityksen hyötys.)

Eli topikin aloittajan antamilla arvoilla
1860kg/h = 0.3996 m3/s (NTP-tilassa 0C, 1.013 bar)
1. ahtimen paine-ero = 150000 Pa
1. ahtimen hyötysuhde = 65% (arvio)
2. ahtimen hs = 85% (arvio)
remmivälityksen hs = 90% (arvio)

1. ahtimen ottama teho = 0.3996*150000/(0.65*0.9) = 102kW

1. ahdin lämmittää ilmaa vaikka 90 C (huonohko hs.) jolloin 2. ahtimelle menee ilmaa n. 0.216 m3/s (90 C, 2.513 bar), ei välijäähyä ahtimien välissä.
Näin ollen 2. ahtimen paine-ero on 201040 Pa painesuhteella 1.8 (imusarjassa 4.5 bar absoluuttinen paine)

jolloin 2. ahtimen ottama teho on 0.216*201040/(0.85*0.9) = 56.8 kW

Eli kampiakselilta hukkuvaksi tehoksi tulisi yhteensä 159,2 kW näillä arvoilla.

tuo ensimmäinen ahdin on sitten ruuviahdin, enkä usko, että pienellä moniurahihnalla tuollaisia n. 100 kw tehoja siirrellään, ainkaan kovin montaa minuuttia

C32 AMG:n ruuviahdin vaikuttaa muistaakseni hyvin samoilta tuoton suhteen(tai on se vähän isompi, kun sitä pyöritetään aika reilulla nopeudella, eli tais olla 2100 kg/h tuotto) ja se nappaa muistaakseni sellaisen 25-40 kw täydellä tuotolla kampuralta...

Jos haluaa siirtää tuon 0.3996 m3/s ilmaa tuolla 1,5 bar ahtopaineella (2.5 bar absoluuttista), niin ahdin ottaa kampuralta 60kW:n tehon vaikka hyötysuhteet olisivat 100%. Eli tämä tahtoo sanoa että että 1. ahtimella on tehtävä vähemmän painetta tai laitettava erittäin jykevä hihna

Taaksepäin laskemalla noilla AMG arvoilla, ja arviomalla ahtimen ja hihnan hs = 90% sekä P = 40kW, tulee ahtopaineeksi max tuotolla 0.7bar. Kuullostaa aika järkevältä arvolta?

[napa]

Jos haluaa siirtää tuon 0.3996 m3/s ilmaa tuolla 1,5 bar ahtopaineella, niin ahdin ottaa kampuralta 60kW:n tehon vaikka hyötysuhteet olisivat 100%. Eli tämä tahtoo sanoa että että 1. ahtimella on tehtävä vähemmän painetta tai laitettava erittäin jykevä hihna

Taaksepäin laskemalla noilla AMG arvoilla, ja arviomalla ahtimen ja hihnan hs = 90% sekä P = 40kW, tulee ahtopaineeksi max tuotolla 0.7bar. Kuullostaa aika järkevältä arvolta?

suunnilleen näin...

tuossa on kuitenkin tuo C32 ahtimen kartta, jos siitä sais jotain pääteltyä... pikaisesti laskemalla tuo ottais 1.2 bar. ahdoilla ja n. 12 m3 (0.2 m3/s) mihin tuo ahdin vielä kykenee, sellaiset 35-40 kw...


500 €:n lankku, ducato ja laguna...

[Leze]

suunnilleen näin...

tuossa on kuitenkin tuo C32 ahtimen kartta, jos siitä sais jotain pääteltyä... pikaisesti laskemalla tuo ottais 1.2 bar. ahdoilla ja n. 12 m3 (0.2 m3/s) mihin tuo ahdin vielä kykenee, sellaiset 35-40 kw...

Joo vaan tässä AMG tapauksessahan tuo ilmamäärä jää johonkin 900-1000 kg/h (NTP-olosuhd.) alueelle, joka on kaukana tosta topikin aloittajan 1860 kg/h ja 3,5 bar ahtopaineesta.

Laskeskellaan vielä mitä tuommoisen 1860 kg/h (taas NTP-olosuhteet) painaminen OM606 läpi vaatii minimissään teoreettisesti tehoa. Eli ilma ei lämpene ahdettaessa yhtään eikä muitakaan häviöitä ole. Koneen kierrostilavuus on 1498 cm3 ja n=6000rpm. Eli kone ottaa sisään 0.1498 m3/s ja sinne haluttaisiin 0.3996 m3/s ilmaa mikä tekee tarvittavaksi minimi ahtopaineeksi imusarjaan 1.7 bar. (2.7bar absoluuttista)

Näillä arvoilla saadaan tarvittavaksi tehoksi 0.3996*170000 = 67.9 kW

Tuossa AMG ahtimessa näkyy olevan max hyötysuhde 68%, jos käytetään sitä arviona hyötysuhteesta, tehoa tarvittaisiin kuitenkin vähintaan se 100kW. Ja tämäkin luku on vielä ilman muita häviöitä.

E: tarkennettu paineen määreitä ettei tule sekaannuksia.

[napa]

suunnilleen näin...

tuossa on kuitenkin tuo C32 ahtimen kartta, jos siitä sais jotain pääteltyä... pikaisesti laskemalla tuo ottais 1.2 bar. ahdoilla ja n. 12 m3 (0.2 m3/s) mihin tuo ahdin vielä kykenee, sellaiset 35-40 kw...

Joo vaan tässä AMG tapauksessahan tuo ilmamäärä jää johonkin 900-1000 kg/h (NTP-olosuhd.) alueelle, joka on kaukana tosta topikin aloittajan 1860 kg/h ja 3,5 bar ahtopaineesta.

juu, mutta kahdella tuollaisella AMG:n ahtimella saadaan tarvittava ilmamäärä liikkumaan ja tehoa se toiminta siis nappaa n. 70-80 kw (2 x 35-40 kw)... remmillä ei yli 1 bar. ahtoja juuri tuosta syystä yleensä tavoitellakkaan, alle 1 bar. ahdoilla ahtimen nappaamat tehot pysyy vielä joten kuten hallinnassa, kuten huomataan...

itse olen välillä aina yrittänyt laskella kuinka tuollainen AMG:n ahdin käyttäytyisi kuviossa jossa sitä ruokkii 2 x holset hx40 superia ja miten holsettien käytös muuttuisi, kun vastassa onkin tuollainen ruuviahdin, eikä moottori, joka nappaisi vain puolet ilmamäärästä (3 litran 4 tahti moottori syö vain alle puolet tuosta ilmamäärästä, mitä 1.65 litran kierrostilavuudella oleva ruuviahdin, jos sitä pyöritetään 2 x kampiakselin rpm)... niin paljon olen saanut selville, että kyllä tuota kuviota kannattaa ainakin kokeilla käytännössä

500 €:n lankku, ducato ja laguna...

[Leze]

juu, mutta kahdella tuollaisella AMG:n ahtimella saadaan tarvittava ilmamäärä liikkumaan ja tehoa se toiminta siis nappaa n. 70-80 kw (2 x 35-40 kw)... remmillä ei yli 1 bar. ahtoja juuri tuosta syystä yleensä tavoitellakkaan, alle 1 bar. ahdoilla ahtimen nappaamat tehot pysyy vielä joten kuten hallinnassa, kuten huomataan...

Tämä 70-80kw teho vaatisi koko ahdinjärjestelmältä 85-97% hyötysuhteen, mikä on käytännössä mahdotonta, koska kartasta on luettavissa että AMG-ahtimen max hyötysuhde on 68%. Eli jos et saa parannettua tuota ahtimen hyötysuhdetta tuonne 85% ja kaikkea muuta toimimaan 100% hyötysuhteella, niin tuo 80kW:kin teho on mahdoton yhtälö.

Lysholmin karttojakin katselin ja nekin pystyvät max 66% hyötysuhteeseen.

Eli kyllä siihen vähintään se 100kW menee että om606:een saa painettua tuon 1860kg/h @ 6000rpm. Ja tähän lukuun on laskettava vielä mukaan ainakin:
-ahtoputkien häviöt
-koneen volymetrisen hyötysuhteen vaikutus (+/-)
-remmivälityksen tehohävikki
-muut hävikit.

[tomant]

...Ensimmäisenä ahtimena käytettäisiin parempi hyötysuhteista kaksoisruuviahdinta joka tekisi esimerkiksi 1.5 bar paineen toiseen roots tyyppiseesn ahtimeen jota pyöritettäis parhaimman hyötysuhteen alueella esim vain 8000rpm. Jolloin paine suhde olisi noin 1.6-1.8. Ilman pakopainetta siis saavutettaisiin jo yli 2 bar paine imusarjaan.

Tarkoittaakohan kirjoittaja kuitenkin 1,5 bar painetta (kuten kirjoittaa) eikä 1,5 bar ylipainetta. Tällöin tuo 2,4...2,7 barin paine pitää paikkaansa kuten Leze kirjoittaa ja tarkoittaa 1,4...1,7 barin ylipainetta. Ehkä paineet ovat pieniä nokivasaroille, bensakoneissa tällaisilla saa jo mukavasti tehoa lisää. Näissä kirjoitteluissa tuntuu joskus, että termejä paine, ahtopaine, ylipaine ja absoluuttinen paine käytetään aika vapaamuotoisesti.

Roots-ahdin toimii parhaiten painesuhteilla 1,4...1,7 niinkuin noissa kompressorikartoissa näkyy. Kaksoisruuvi lienee parempi hyötysuhteeltaan, mutta tuollainen painesuhde 2,5 tuntuu kuitenkin suurelta.

tomant

[Leze]

...Ensimmäisenä ahtimena käytettäisiin parempi hyötysuhteista kaksoisruuviahdinta joka tekisi esimerkiksi 1.5 bar paineen toiseen roots tyyppiseesn ahtimeen jota pyöritettäis parhaimman hyötysuhteen alueella esim vain 8000rpm. Jolloin paine suhde olisi noin 1.6-1.8. Ilman pakopainetta siis saavutettaisiin jo yli 2 bar paine imusarjaan.

Tarkoittaakohan kirjoittaja kuitenkin 1,5 bar painetta (kuten kirjoittaa) eikä 1,5 bar ylipainetta. Tällöin tuo 2,4...2,7 barin paine pitää paikkaansa kuten Leze kirjoittaa ja tarkoittaa 1,4...1,7 barin ylipainetta. Ehkä paineet ovat pieniä nokivasaroille, bensakoneissa tällaisilla saa jo mukavasti tehoa lisää. Näissä kirjoitteluissa tuntuu joskus, että termejä paine, ahtopaine, ylipaine ja absoluuttinen paine käytetään aika vapaamuotoisesti.

Roots-ahdin toimii parhaiten painesuhteilla 1,4...1,7 niinkuin noissa kompressorikartoissa näkyy. Kaksoisruuvi lienee parempi hyötysuhteeltaan, mutta tuollainen painesuhde 2,5 tuntuu kuitenkin suurelta.

tomant

Tästä tuliski mielenkiintoinen optimointitehtävä, että miten saada tarvittava ilmamäärä koneeseen mahdollisimman pienellä tehohävikilla kahdella sarjaankytketyllä mekaanisella ahtimella


Häviöttömässä optimimaailmassakin pitäis saada tuo 2.7 bar absoluuttista painetta imusarjaan (tämä paine ei siis riipu mitenkään ahtimesta eikä ahtomenetelmästä) jotta tuo 1860kg/h ilmaa menisi OM606 läpi @6000rpm...

Ja tämä 1.7bar paineennousu (1 bar --> 2.7 bar) tuolla massavirralla vaatii sen 60kW tehoa häviöttömässä optimimaailmassa (oletuksena että ulkoilma on NTP-olosuhteessa), joten se on absoluuttinen minimi mitä tarvitaan kampiakselilta mekaanista ahtoa käytettäessä. /

Todellisuudessa tämän 60kW voi kertoa varmaankin kahdella kun kaikki mahdolliset häviöt tulevat mukaan kuvioihin.