.
No niin
On nyt pari viikkoa tullut katteltua tuota ahtopainemittaria. Suosittelen sen hankkimista toisillekkin, se kyllä auttaa ymmärtämään, mitä moottorissa oikein tapahtuu. Tosin vaimon ainut kommentti oli, että se on ruma......Hmmm, no en sano mitään.
Nyt alkaisi hiljalleen tuntua siltä, että ahtamiseen liittyvä teoria alkaisi avautua.
Kun kattelen noita aikaisempia kirjoituksiani, niin huomaan, että paljon olis saanut jäädä kirjoittamatta. No kait ne on oppirahat maksettava. Onneksi olen pääasiassa kirjoitellut vain tähän yhteen topiikkiin, niin ettei niihin tarvi törmätä muualla.
Tuolla ylempänä Mauri varoitteli pienen turbon vaaroista.
No aluksi ajattelin, että onpahan varsinainen ilonpilaaja, mutta nyt olen kyllä kääntänyt takkini, ja olen samaa mieltä.
Turbon kokohan on ilmeisesti aina jonkinlainen kompromissi haluttujen käyttöominaisuuksien suhteen. Jo kustannussyistä ei vakiomoottoreihin kyllä valita yhtään liian suurta ahdinta. Tosin erinlaisilla siipien kääntelytavoilla voidaan ahtimen ominaisuuksiin toki myönteisesti vaikuttaa. Siis laajentaa "toiminta-aluetta".
No asiaan. Pienen turbon kehittämä paine todellakin eroaa suuresta ainakin muutamilta osin.
Jotta pienikokoinen ahdin pyörisi herkästi, täytyy tubiinpyörän olla kevyt ja pienikokoinen, siitä seuraa väistämättä, että myös se reikä, jonka kautta pakokaasut virtaavat on pieni. Ongelma tulee siitä, kun jos paine korotetaan esim. kaksinkertaiseksi, niin tarvittava ilmamäärä nousee nelinkertaiseksi. Eli seuraa ilmiö, jossa komressoripuoli työntää moottoriin hurjasti enemmän ilmaa, kun mitä turbiinin läpi suosiolla mahtuisi menemään. Tästä aiheutuu tietenkin se, ettei moottorin teho nousekkaan toivotulla tavalla, kun paineen noustessa, jatkuvasti suurempi osa moottorin tuottamasta tehosta menee siihen, kun pakokaasuja pusketaan pienestä reijästä läpi. Ahtimen alkaessa ahtamaan, muuttuu ikäänkuin ahtimen välityssuhde turbiinille epäedulliseen suuntaan. Lisäksi muistamme, että paineen noustessa, myös lämpö nousee jyrkästi. Pakokaasuissahan jo lähtötilannekkin on varsin epäedullinen.
Mikäli pakosarjassa on painetta, niin se aiheuttaa myös ongelmia moottorin käyntiin nk. kaasujenvaihtotilanteessa, jossa imu- ja pakoventtiilit ovat hetkisen aikaa yhtäaikaa auki. Kuumaa pakokaasua pääsee livahtamaan sylinteriin takaisin. Tälläkin on epäedullisia vaikutuksia tehoon.
Mitenkä sitten valita oikean kokoinen ahdin moottoriin ?
Luulempa, että olen nyt hoksannut jotain, joka voi omalta osaltaan auttaa tässä valinnassa.
Ajatukseni lähtee siitä, että on tietty moottoriin ahdetun ilman ja polttoaineen suhde, jolloin saavutetaan paras teho, ja tästä suhteesta ei voida enää paljoa poiketa, riippumatta siitä, mikä moottori on kyseessä.
Tarkastellessani omieni, sekä toisten, jo viritettyjen autojen ilmoitettuja tehoja, sekä ahtopaineita olen tullut siihen lopputulokseen, että ahdetussa diiselissä tarvitaan sadan hevosvoiman tuottamiseen n. 12 kuutiota ilmaa minuutissa. Vanhemmilla moottoreilla, joilla kanavien virtausominaisuudet ja polttoaineensyöttölaitteet eivät vastaa uusimpia moottoreita, tämä aiheuttaa varmaan ankaraakin savuttamista, mutta uudemmat moottorit tuottavat vielä savuttamatta saman tehomäärän tuolla ilmamäärällä. Tämä ei siis ole mikään totuus, vaan arvioitu "vertailuluku", johon oman auton moottoria voidaan verrata, ja ulos saatavaa tehoa voidaan haarukoida.
Moottoriin sisälle menevää ilmamäärää voidaan riittävällä tarkkuudella laskea seuraavasti:
Kierrosluku/min x Moottorin tilavuus x Ahtopaine(baareina) =Moottorin sisään menevä ilmamäärä kuutioina minuutissa.
Kierrosluvun nollat voi siirtää jo valmiiksi moottorin tilavuuteen, niin tulee sievempi lauseke.
Lasketaan muutama esimerkki, niin asia selviää paremmin.
Esim 1:
Omasta autostani on tehot mitattu jo montakin kertaa eri ahtopaineilla ja syötöillä, joten pelkästään tehokäyrää katsomalla huomaa, että 1,5 kilon paineella pitäisi päästä hyvin lähelle kahtasataa hevosvoimaa. Mutta lasketaanpa nyt kuitenkin.
Max. kierrosluku = 4200
Moottorin tilavuus = 2,2 litraa
Ahtopaine 1,5kg = 2,5 bar
4,2 x 2,2 x 2,5 = 23,1, Eli kaasu pohjassa max. kierroksilla moottoriin menee ilmaa 23,1 kuutiota minuutissa. Ja jos oletetaan, että sadan hevosvoiman tuottamiseen vaaditaan 12 kuutiota, niin omasta autostani pitäisi löytyä tehoja 23,1/12 = 1,93, siis satoja hevosvoimia, eli 193 hv. Tämä tietenkin edellyttää, että kaikki muutkin tekijät ilmamäärän lisäksi ovat kunnossa. Nythän mulla on 186 hv, eli potentiaalia pitäisi vielä olla.
Esim 2:
Kaksilitrainen moottori, max. kierrokset 5500 rpm, ahtopaine 1 kg
2 x 5,5 x 2 = 22 kuutiota/minuutissa. Tämä on siis ahtimen tuottama ilmamäärä.
22/12 = 1,83
Elikkä jos tämä moottori oikeasti mitattuna olisi n. 180 hevosvoimainen, tai enemmän, niin kaikki on kunnossa. Mutta jos teho jää esim 120 hv,aan, niin silloin ilman ja voiman suhteessa on jotain mätää, joku tai jotkut asiat estävät tehon nousua. Onko syöttöä liian vähän, tai jos perästä nousee sankka savu , niin ahdistaako turbo, tai pakoputki, vai mikä.
Esim 3:
Kolmelitrainen moottori, max. kierrokset 5500 rpm.
ensin 1,75 kg ahdoilla.
3 x 5,5 x 2,75 = 45,4 / 12 = 378 hv.
Laskea voi myös miten päin vaan. Eli paljonko tarvitaan ahtoja 450 hv, aan.
4,5 X 12 = 54. Siis tarvittava ilmamäärä.
54/3/5,5 = 3,27 bar. Eli 2,3 kg, luulempa, että jos kanavien mitoitus ja muoto on saatu erittäin hyviksi, niin 0,1 kg voi arviosta pudottaa, ei varmaankaan enempää.
Vapaastihengittävän ahtopine on 1 bar. Oletetaan, että max. kierrokset on 5500 rpm.
3 x 5,5 x 1 = 16,5 kuutiota 16,5/12 = 1,38. Elikkä jos kolmelitraisesta vaparista saa 138 hv, tai vähän yli, niin silloin ollaan jo lähellä maksimia. Jos teho jää alle, niin jotain pitäisi olla vielä tehtävissä.
Esim 4:
2,7 litrainen, max. kierrokset 4000 rpm, ahdot 2,7 kg.
2,7 x 4 x 3,7 = 39,96 / 12 = 333 hv. Jos mitattu teho on yli, niin kaikki on ok, jos jäädään alle, niin koko potentiaali ei ole hyödynnytetty.
Esim 5:
1,7 litrainen moottori, max kierrokset 4000 rpm. Halutaan 200 hv superturbo!
2 x 12 = 24, tarvittava ilmamäärä kuutioina minuutissa.
24/1,7/4 = 3,53 bar. Eli tarvitaan n.2,5 kg ahtopaine ja tietysti riittävästi polttoainetta, sekä oikea kanaviston mitoitus.
Jos max. kierroksia voitaisiin nostaa, tilanne muuttuisi hiukan lohdullisemmaksi, esim 5500 rpm.
24/1,7/5,5 = 2,57 bar. Elikkä tarvittava ilmamäärä saataisiinkin jo paljon siedettävämmillä ahdoilla, n.1,6 kg. Elikkä superturbosta tekee superin nimenomaan se, että max. kierrosluku on diiseliksi korkea, jolloinka moottoriin on suhteellisen helppoa saada riittävästi ilmaa, kunhan osien mitoitus on vain oikea.
Sanottakoon nyt vielä kerran, ettei tässä nyt laskettu oikeita moottorin tehoja, vaan jonkinlaista vertailulukua, johon voi todellista tehoa verrata, ja siitä päätellä, onko kaikki kohdallaan.
Kaikista tehdasvalmisteisista ahtimista on varmasti olemassa taulukot, joista näkee, että mihinkä ahtopaineeseen se pystyy milläkin ilmamäärällä.
Mutta minä en valitettavasti löydä niitä netistä !
Nyt jos olisi käytössä sellaiset tiedot kaikista ahtimista, niin niiden ja edellä laskettujen tietojen perusteella jokainen voisi haarukoida omaan autoonsa sopivaa ahdinta.
Näkisi tilanteen maksimikuormituksella ja sen millä ilmamäärällä ko ahdin alkaa toimimaan ja minkälaista kierroslukua se vastaa omassa autossa.
Jos jollain on tietoa taulukoista, niin laittakaa ihmeessä linkkiä esiin !
No, aika hyvä inspis pelkästä ahtopainemittarista, vai mitä.
.
.
tuikku (niukunauku) tutka.net
p.Ö5Ö 3444ÖÖ5
uskaltaisin väittää että 1aste celsiust on 33.8F ja se saadaan laskukaavasta mitä en nyt tähän hätään muista.
