Effektåtgång vevrörelse,

[henrik gasar]

Upp o Ner in ut eller hur var de nu igen?

http://www.k-wz.de/e/overview.html

 

[erikanton]

Alla på sporthoj är ju yber smarta

 

[Vastrix]

Angående motorvarv är det(förutom svaga ventilfjädrar) nästan alltid kolvaccelerationen som är begränsande faktor, dvs det som avgör när nått går sönder.

Borde inte förbränningshastigheten också komma högt upp på listan? inte som begränsning i vad som går sönder utan begränsning för max varvtal.

 

[IngvarB]

.....
Först kompressionstakt då kolven går upp och antänds, sedan expanderar gaserna å trycker den neråt i tändningstakten eller vilka mera namn den kan ha...

Här berör du det intressanta med kompression. Det är ju inte kompressionen i sig man vill ha utan just expansionen för att ta reda på så mycket energi som möjligt. Betydligt effektivare att t.ex. expandera 12 gånger (12:1) än 10 gånger (10:1). En högkomprimerad motor ger därför lägre avgastemp. Tyvärr genererar kompressionstakten en del värme som måste kylas bort.

/Ingvar

 

[elwe]

Visst har massan betydelse när det gäller dynamiken i vevrörelsen.

Allra störst acceleration har kolven i ND när den står still. Hur stor den är blir kluddigt att beräkna om man inte bortser från offset:en som cylindern har från vevaxelns centrumlinje.
Det förutsätter också en encylindrig motor.

Accelerationen ggr massan ger den kraft som lager och delar utsätts för. I ND är det dock tryckkrafter som påverkar mest och de är snällare för materialet än dragkrafterna, iaf om man inte har stakar i kolfiber.

Varför är då inte accelerationen (positiv eller negativ sådan) lika stor i ÖD?
Jo, om man tar bort tändhatten så stannar ju motorn ...
Varför gör den det?
Jo utan gnista så går den saktare och saktare pga förlusterna och stannar till slut.
Det där med att stanna av börjar omedelbart efter att förbränningsgaserna slutat driva kolven med sin expansion.
Om du läser av att en motor snurrar med t ex 6000 rpm så är det ett medelvärde över varvet (ja eller förmodligen över flera varv).

Under ett motorvarv är inte vinkelhastigheten konstant och eftersom den accelereras till max rotation under expansionstakten så får kolven störst acceleration när den vänder i ND.

Som jag nämnde innan så är det dock tryckkrafter som dominerar i ND, men så är det inte i ÖD. Pga av det så hade man lite speciella problem med de vråltrimmade GoKartmotorerna i början av 70-talet.
För att vevstaken skulle klara dragpåkänningarna i ÖD så var den tvungen att få hjälp av förbränningstrycket. Tappade man gnistan på fullvarv så drogs staken helt enkelt av och satte kolven snyggt i toppen. Ofta satt den så bra att den följde med när man lyfte på toppen.

Man gjorde kolvarna så lätta som möjligt, men man var ju begränsad i hur mycket man kunde ta av skirten pga av alla portar i cylindern ...

Alla vet att den dynamiska energin är ½mv^2 för en linjär rörelse.
Motsvarande för en rotation är ½Jw^2.
Vevpartiet är en liten blandning av ovanstående energier, men man behöver inte titta särskilt länge på formlerna för att inse att det skulle gå åt oändlig energi för att snurra en vev oändligt fort även om systemet är friktionsfritt!
Även om man nu inte har ambitionen att snurra veven oändligt fort så ser man att energin som man måste stoppa in för att snurra veven är proportionell mot kvadraten på rotationshastigheten ...
När det gäller massa är den "bara" linjär, men å andra sidan, närmar sig massan noll så behövs det ju inte så mycket energi

 

[Bananolja]

Förutom blowby och friktion mellan kolv/cylinder så får man ju även en termisk barlast iform av värmeförlust till cylindervägg och förbränningsrum. Det är därför en luftkompressor har kylflänsar.

Men det är ju riktigt att eftersom man i en kolvmotor "tillsatseldar" i den kompimerade gasen så får man ju ett areaöverskott på pv-kurvan under expansionstakten jämfört med kompressionstakten. Detta gör att motorn alstrar mekanisk energi.

Jyrgen är kingen, kunde inte sagt d bättre själv

 

[Jörgen Karlsson]

Allra störst acceleration har kolven i ND när den står still. Hur stor den är blir kluddigt att beräkna om man inte bortser från offset:en som cylindern har från vevaxelns centrumlinje.
Det förutsätter också en encylindrig motor.

Det förutsätter nog inte bara en encylindrig motor, det förutsätter även en motor med låg svängmassa och väldiga ändringar i vinkelhastighet.

Det jag tycker är bättre och mer allmängiltigt att skriva först (iaf på ett forum med denna nivå) är det vedertagna: Att kolvaccelerationen når sitt högsta värde vid övre dödläge för alla vevstakslängder. För de flesta motorer är accelerationen vid BDC ca 50% av accelerationen vid TDC.

 

[elwe]

Det förutsätter nog inte bara en encylindrig motor, det förutsätter även en motor med låg svängmassa och väldiga ändringar i vinkelhastighet.

Det jag tycker är bättre och mer allmängiltigt att skriva först (iaf på ett forum med denna nivå) är det vedertagna: Att kolvaccelerationen når sitt högsta värde vid övre dödläge för alla vevstakslängder. För de flesta motorer är accelerationen vid BDC ca 50% av accelerationen vid TDC.

Hmmm, kolven styrs linjärt och om vi bortser från variationen i vinkelhastighet så skulle man ju kunna driva veven med en elmotor och titta på kolvaccelerationerna.
Det blir en sinusrörelse som driver kolven via stakens storände ...
Hur blir accelerationen i ÖD så mycket högre?
Var uppstår asymmetrin mellan övre och undre halvan?

 

[Jörgen Karlsson]

Hmmm, kolven styrs linjärt och om vi bortser från variationen i vinkelhastighet så skulle man ju kunna driva veven med en elmotor och titta på kolvaccelerationerna.
Det blir en sinusrörelse som driver kolven via stakens storände ...
Hur blir accelerationen i ÖD så mycket högre?
Var uppstår asymmetrin mellan övre och undre halvan?

Vevstaken, det är ju därför det är så ogynnsamt att tex stroka en motor utan att samtidigt byta till längre stakar-> ty man ökar då inte bara slaget, man skaffar sig även "kortare" stakar i förhållande till slaglängden.
Dvs förhållandet mellan vevstakslängd/slaglängd minskar vilket gör att kolven vänder ännu våldsammare vid ÖD.
För att lite bildligt förklara varför "kolvsnärten" vid ÖD accentueras vid kort stake och stort slag kan man betrakta hur det vevtappsläge där staken är parallell med vevens tangent kommer att närma sig ÖD med en kort stake. Dvs en kort stake vinklar av mer.

Här en graf för kolvens förflyttning, hastighet och acceleration för en motor med R/S-ratio (rod/stroke) på 1.525 (Slag=4" staklängd=6.10") R/S brukar kallas lambda.

Min motor har 4" i slag och 7.113" i staklängd, då blir accelerationerna lite snällare. Dvs jag har ett lambda på R/S=1.778

Här är samma grafer för två motorer, en med R/S=1.543 (S=Short Rod) samt R/S=2.56 (L=Long rod, exempel från F1-motor)

Dvs man ser hur assymetrin i kolvacceleration mellan ÖD och ND från "vevstaksfelet" minskar med längre stakar vid en given slaglängd.

Lambdaförhållandet (R/S) spelar ju av samma anledning in när man bestämmer kamtimingen. Dvs hos en motor med korta stakar så tillbringar kolven mindre tid vid ÖD. Såna som kan designa kammar vill ju ofta veta R/S av den anledningen. Därför att R/S bestämmer hur en motor korresponderar på överlapp och lobe-separation. Själv är jag dock noob på kamaxlar.

 

[Mats757]

Av samma anledning så kommer kolven mer än halva loppet, från ÖD på vägen ner, vid 90 graders vevaxelvridning.
På en 4 cylindrig motor blir det en ganska rejäl tyngdpunktsförskjutning i motorn när veven är vriden 90 grader. DÅ är det läge med en balansaxel som kompenserar det med dubbla varvtalet.
Som Jörgen redan sagt. Vevstakslagret åker inte bara neråt, det tar en omväg i sidled också.

Mats

 

[Bearing]

Vad är anledningen till att F1-stakarna är så långa?

Hur mycket hjälper förbränningstrycket i ÖD att avlasta vevstaken? (på en typisk motor)

Är det vanligare att en stake knäcks i ND eller att den slits av i ÖD?

 

[Jörgen Karlsson]

Vad är anledningen till att F1-stakarna är så långa?

Ska man sätta upp en motor som ska varva mycket så vill man ha långa stakar. Dels kommer kolven göra en mjukare vändning vid ÖD, dvs tillbringa en längre tid vid ÖD. Dels vinklar en lång stake av mindre. En motor som varvar mycket har ju kolvar med höjd/diameter-förhållande som en snusdosa. Dvs den platta kolven med sina korta kjolar blir känslig för kolvfladder och byrålådseffekt.

En förhållandevis lång stake är då snällare mot kolven, iom att den vinklar av mindre så ruskar den inte kolven lika mycket. Mindre sidkraft på kolven.

Hur mycket hjälper förbränningstrycket i ÖD att avlasta vevstaken? (på en typisk motor)

Det beror på vad det är för motor, på en fyrtaktare så är det ju fullt mottryck endast vartannat varv.

Däremot finns det en 60 hk encyl tändkulemotor här i Sthlm som vid sotning på 90-talet visade sig ha tappad överfallet i storändan efter att dett åtdragits slarvig vid förra sotningen. Den motorn hade gått länge utan överfall. Cylindern stor som en kakelugn

Men tändkulemotorer är ju tvåtaktare och lågvarviga, dock har de mycket tunga kolvar, oftast i gjutjärn.

På tänkulemotorer kallas ofta överfallat för "fångare", dvs när man sotar tändkulemotorer så brukar man ofta se att man trots perfekt skavt lager inte haft anliggning i överfallet.

Är det vanligare att en stake knäcks i ND eller att den slits av i ÖD?

Jag är ingen expert, men på motorcykelsugmotorer är nog det vanligaste att ngn annat gått snett först. Tex att man fått kontakt mellan ventil och kolv. Kolven har då hamnat på sniskan likt en byrålåda och börjat fastna i loppet. Endera drar då staken sönder kolven och kommer sedan lös och slår sedan sönder alltig, endra viker sig staken på vägen upp med den trilskande kolven, saker och ting kilar fast sig. Veven skjuter på och ngt brister och allt går sönder.

Stakar brister dessutom ofta av att man kört med stort glapp i lill- eller storändan. Det hamrar på staken så att den härdade staken tillslut utmattas och spräcks upp i lagerbanan i den mest glappa ändan. Staken slits av och slår sedan sönder alltihop.

På turbo- och nitrohojmotorer är det nog minst lika vanligt att staken böjer sig av gastrycket.

Fråga ngn i dragraceforumet så har de säkert bra exempel på trasiga stakar och orsaker.

 

[Mats757]

Vad är anledningen till att F1-stakarna är så långa?

Hur mycket hjälper förbränningstrycket i ÖD att avlasta vevstaken? (på en typisk motor)

Är det vanligare att en stake knäcks i ND eller att den slits av i ÖD?

Det här är bara hörsägen, så jag kan inte bekräfta det med statistik.
Turbovevstakar knäcks lättast av och Sugstakar "Slits" av.

Visst avlastar förbränningen vevstaken i ÖD, varannat var så klart, men inte alls i samma storlekordning som G-kraften är när kolven vänder.

Mats

Hummm... Jörgen har skrivet mer under tiden jag har skrivit!
Men vi var nog överens ändå... hoppas jag.

 

[Jörgen Karlsson]

Det här är bara hörsägen, så jag kan inte bekräfta det med statistik.
Turbovevstakar knäcks lättast av och Sugstakar "Slits" av.

Visst avlastar förbränningen vevstaken i ÖD, varannat var så klart, men inte alls i samma storlekordning som G-kraften är när kolven vänder.

Mats

Hummm... Jörgen har skrivet mer under tiden jag har skrivit!
Men vi var nog överens ändå... hoppas jag.

Jag är ingen expert. Men vi verkar ju ha ungefär samma intryck ser jag.

 

[M:et]

Intressant tråd För skoj skull så kollade jag in bränsleförbrukningen vid tomgång via färddatorn i morse för att få en känsla av hur mycket sås det går åt för att bara driva runt motorn. Bilen är en A4 1,8T, yttertemp -15.
1,3 l/h med kall motor och 1,0 l/h med varm motor. Det känns ganska mycket med tanke på att det går ca 7 l/h vid 100 km/h.

 

[Mats757]

Intressant tråd För skoj skull så kollade jag in bränsleförbrukningen vid tomgång via färddatorn i morse för att få en känsla av hur mycket sås det går åt för att bara driva runt motorn. Bilen är en A4 1,8T, yttertemp -15.
1,3 l/h med kall motor och 1,0 l/h med varm motor. Det känns ganska mycket med tanke på att det går ca 7 l/h vid 100 km/h.

Kan man se förbrukningen / timme också? Va kul!

Misstänker att du har lyse och lite andra elkomponenter på också. SÅ ska batteriet laddas upp till startnivå igen. Men resten är friktion inne i motorn.

Och den energi som i det här fallet verkligen förflyttar bilen är heller inte så väl utnyttjad. 25% kanske, i bästa fall.
Ganska intressant att det är inte mycket energi som behövs för att förflytta sig. Egentligen.

Mats

 

[Bearing]

Färddatorn på en del bilar övergår till att visa timförbrukning när man krypkör eller står stilla. 1l/h har varit typiskt på tomgång i de bilar jag provat.

Jag läste en stor rapport som hade utrett personbilstrafiken i Kanada. Där framgick att i en normal körcykel med personbil är medelverkningsgraden mindre än 15%. Det beror på att motorerna är stora och starka, de behöver sällan belastas. Vid låg hastighet (låg belastning) och högt varvtal är verkningsgraden riktigt låg, kanske 5%. Toppverkningsgraden 25-30% är vid hög belastning och kring varvtalet för maximalt vridmoment, vilket är ett ovanligt driftfall i en bil.

Däremot finns det en 60 hk encyl tändkulemotor här i Sthlm som vid sotning på 90-talet visade sig ha tappad överfallet i storändan efter att dett åtdragits slarvig vid förra sotningen. Den motorn hade gått länge utan överfall. Cylindern stor som en kakelugn

Men tändkulemotorer är ju tvåtaktare och lågvarviga, dock har de mycket tunga kolvar, oftast i gjutjärn.

På tänkulemotorer kallas ofta överfallat för "fångare", dvs när man sotar tändkulemotorer så brukar man ofta se att man trots perfekt skavt lager inte haft anliggning i överfallet.

Hah, rolig historia. Misstände den aldrig? eller är varvtalet så lågt att accelerationen vid vändpunkten blir så lågt att gravitationen och kompressionstrycket räcker för att hålla kolven på plats?

 

[Jörgen Karlsson]

Hah, rolig historia. Misstände den aldrig? eller är varvtalet så lågt att accelerationen vid vändpunkten blir så lågt att gravitationen och kompressionstrycket räcker för att hålla kolven på plats?

Förmodligen

 

[BJN]

Intressant tråd och mycket kul läsning från många otroligt kunniga skribenter. Passar därför på att ställa en fråga i anslutning om än inte direkt tillhörande ämnet.

Hur kan effektförlusten från vev till bakhjul vara procentuell mot effekten?

Har sett det hur många gånger som helst att kedja ger en viss procentuell förlust. Anges ofta till mellan 10%-15%. Att förlusten kan vara procentuell mot något är väl troligt men inte effekten väl?

Idag när nästan alla hojar testas i bänk så spelar det ju mindre roll. Det blir ju mest att bakhjulshästar är det som jämförs. Fast jag hoppas att någon vill göra ett uttalande om det.

 

[Jörgen Karlsson]

Intressant tråd och mycket kul läsning från många otroligt kunniga skribenter. Passar därför på att ställa en fråga i anslutning om än inte direkt tillhörande ämnet.

Hur kan effektförlusten från vev till bakhjul vara procentuell mot effekten?

Har sett det hur många gånger som helst att kedja ger en viss procentuell förlust. Anges ofta till mellan 10%-15%. Att förlusten kan vara procentuell mot något är väl troligt men inte effekten väl?

Idag när nästan alla hojar testas i bänk så spelar det ju mindre roll. Det blir ju mest att bakhjulshästar är det som jämförs. Fast jag hoppas att någon vill göra ett uttalande om det.

Nar man räknar på tex en kuggtransmission så är effektförlusten ganska proportortionell mot effekten för lager och kuggingrepp. Samma gäller för kedje- och remtransmissioner.

När man innan leverans testkör en stor växel på fabriken i sk spin-test är alltså förlusterna lägre än när växeln är installerad och överför full effekt vid samma varvtal. Effektförlusterna i tätningar och apparatdrivningar (tex olje. och kylvattenpumpar) är dock oftast linjära mot varvtalet.