Längd på vevstake vs slaglängd..

[VRM Roffe]

Vevstakar

Hej Pöjkar !

Det här är ett ganska intressant forum :=)
I det här skedet tänker jag inte gå in så djupt på ämnet utan mer bara "skrapa" på ytan lite.
Det finns en del skillnader mellan stora och små motorer men även 2 och fyrtakt skiljer sig markant från varandra.
Så därför så tänkte jag delge mina erfarenheter när det gäller små tvåtaktare.

En liten sak som jag vill tillägga är ,Det är egentligen inte kolvhastigheten som är boven i dramat, utan kolvaccelerationen och dess krafter som ökar i kvadrat som är den stora boven.

När det gäller småmotorer typ runt 50 cc RR och kedjesågar mm så kan man se tydligt skillnaden mellan karrekterestik och vevstakslängd.

I princip kan man säga att ju kortare stake desto kortare register.
Det är dock enklare om man vill ha en pipig motor.
Orsaken till det är att tryckpulsen från utblåset blir starkare med resultat att returpulsen blir kortare men hårdare.

Nu kan man även reglera sådant med portens utseende men mitt resonemang utgår från samma portutseende på alla fall vi diskuterar.

Jag har byggt en hel del olika motorer med varierande staklängd.
Det finns en gyllene regel om staklängden på mindre motorer som rekomenderar 2X slaglängden.
Och runt det konceptet, har jag provat vevstakslängder mellan 95% till 112 %
av det värdet.
Och mina erfarenheter är att en vevstakslängd av ca 106 % av den dubbla slaglängden, ger den bästa körbara motorkarrekterestiken för 50 cc roadracingmotorer mellan 16-19 hästar.

Kedjesågsmotorer gillar bäst 95% förhållandet men det är en annan historia som jag kanske hinner skriva om en annan dag.

MVH
Roffe

 

[Bearing]

Jag tror Bearing var ute efter något som ev påverkar när det(peak pressure point) skall inträffa. Denna punkt i vevgrader är geometrisk och oberoende av t ex föbränningshastighet och tändpunkt. (tros det i detta inlägg)

Ja, precis, det är så jag menar. Skrev en aning otydligt.
Jag tror att den punkten kan variera beroende på olika saker, t.ex. hur tryckkurvan i cylindern ser ut. Om toppen är bred kanske det inte är så viktig att punkten ligger exakt på rätt ställe.

Eftersom vinkeln på vevstaken påverkar hur kolven rör sig och vilken hävarm den får vid olika vinklar under förbränningstakten kanske det påverkar när PPP skall inträffa för att få bästa vridmoment.

Som jag skrev ovan anses kort stake ge mer vrid vid lägre varv; om det beror på motorns andning eller just förbränningen vet jag inte.

Det kan ju vara en kombination. Kolven får kanske en bättre hävarm med kort vevstake?

Btw. kolven avviker rätt mycket från en ren sinusrörelse. Dessutom blir rörelsen osymmetrisk,
spetsig nertill (är kortare tid 'nära' nd) och plattare upptill (är längre tid 'nära' öd).
Den osymmetrin bidrar till att en 180 gr twin vibrerar mer än den 'borde'. Ena kolvens
nedåtgående matchar inte andra kolvens uppåtgående särskilt bra.
/u

Antar att du menar tvärtom. Med kort stake tillbringar kolven längre tid långt ned. I extremexemplet ovan då staken är halva slaget ligger kolven i NDP 180° per varv.

Tillägg:
En bra text om knack, PPP och vatteninsprutning:
http://www.fs.isy.liu.se/~larer/Projects/main.html

 

[ulf_lundin]

Jag tror Bearing var ute efter något som ev påverkar när det(peak pressure point) skall inträffa. Denna punkt i vevgrader är geometrisk och oberoende av t ex föbränningshastighet och tändpunkt. (tros det i detta inlägg)
(editerat)

Undrar om det finns nån sån punkt. Vridet är ett medelvärde (integral) av förbränningstryckets förlopp och hur stor del av det trycket som
vrider vevaxeln. Och den delen avgörs av vinklar mellan cyl.lopp, vevstake och linjen vevaxelcentrum-storände.
Och förbränningstryckets förlopp blir absolut olika om kolven flyttar sig från öd på olika sätt, beroende på staklängd.
Å andra sidan är säkert förbränningen beroende hur snabbt volymen ovanför kolven förändras.....

F.ö. vände jag nog på hur kolven rör sig m kort stake i tidigare inlägg. Verkar mer troligt
att kolven ligger kvar längre vid nd vid kort stake. Men har inte orkat tänka efter/kolla ordentligt.
/u

 

[#Olsson#]

Och förbränningstryckets förlopp blir absolut olika om kolven flyttar sig från öd på olika sätt, beroende på staklängd.


Å andra sidan är säkert förbränningen beroende hur snabbt volymen ovanför kolven förändras.....

Absolut. Inte för att jag kan verifiera någonstans men jag har hajat(rätt eller fel) det som att en vev med stake, kolv etc alltid har ett och enda mekaniskt optimalt läge(oftast 10-20 grader efter TDC) där kraften(vad man nu lyckats åstakomma) gör sin bästa verkan. Punkten lär vara oberoende av varvtal och tryck om jag minns rätt. Tändningsjustering görs för att tajma allt så att ppp hamnar just på denna punkt. Jag tycker det låter rimligt men får nog backa på mitt tidigare påstående om vad som inte påverkar ppp-"optimal".

Ja, ju högre tryck desto snabbare brinner det(väl?) och förbränningen är tajmad och balanserad etc med rummets expansion. Expansionen blir en vältajmad och väljusterad stötdämpare liksom. Utan denna expansion(alla andra parametrar oförändrade) skulle den/något troligen flyga i bitar. (men men, hal is gäller nu )

 

[ulf_lundin]

Tändningsjusteringen går normalt helt enkelt ut på att få max vrid, utan knack, i varje läge.
Iaf för vanlig trimning. Och då räcker det att mäta vridet.

(Antar att det är bara är motorkonstruktörer förunnat att kunna mäta förbränningstrycket.
Och då för att modda nåt som ger ett annat tryckförlopp, t.ex. förbränningsrummets utformning el dyl.
Eller geometrin kolv/stake för att utnyttja trycket bättre.
Är ju inte förbjudet att spekulera....)

Förbränningshastigheten varierar rätt bra (men tyvärr inte lika mycket som varvtalet).
Blandning, temp, turbulens o säkert en massa annat påverkar den.
/u

 

[#Olsson#]

Min poäng är a) att, för att få högt vrid så måste man, förutom att erhålla högt men kontrollerat tryck, även placera tryck-peaken på rätt plats i vevgrader. b) Dessutom är denna plats konstant. Tändprogram etc jobbar med att vid olika fyllnad och varvtal, placera ppp på denna punkt.

T ex: Vid full gas från 4k rpm till 10k så är optimalt ppp(och faktiskt ppp) konstant genom hela varvområdet. Tändförställning, fyllnadsgrad, tryck och temp skiljer sig däremot såklart.

(eller så har jag fått det om bakfoten )

 

[ulf_lundin]

Min poäng är a) att, för att få högt vrid så måste man, förutom att erhålla högt men kontrollerat tryck, även placera tryck-peaken på rätt plats i vevgrader. b) Dessutom är denna plats konstant. Tändprogram etc jobbar med att vid olika fyllnad och varvtal, placera ppp på denna punkt.

T ex: Vid full gas från 4k rpm till 10k så är optimalt ppp(och faktiskt ppp) konstant genom hela varvområdet. Tändförställning, fyllnadsgrad, tryck och temp skiljer sig däremot såklart.

(eller så har jag fått det om bakfoten )

Tror vi är rätt överens. Fast det finns ingen som MÄTER var max.tryck inträffar och sen flyttar det rätt.
Utan man mäter vridet och maxar det. Och är saligt ovetande om var själva max.tryck hamnar.

(En lustig abrovink är på 2t, där man sänker tändningen på höga varv för att få extra heta avgaser
och därmed ändra avstämningen på pipan (den blir akustiskt kortare) för mer effekt pga bättre timing på avgaspulserna.
Troligen fördröjer man då tryckmax förbi ev. optimal punkt. Men bättre fyllning kompenserar det med råge.)
/u

 

[Pinjong]

En lång vevstake förbättrar den mekaniska verkningsgraden eftersom sidkrafterna på kolven minskar och därmed även friktionen mot cylinderväggen. Men en lång vevstake som ska hålla för samma belastning blir tyngre, längden och tyngden ökar dess tröghetsmoment och uppkomna sidkrafter på kolven. En kort vevstake ger upphov till högre spänning i vevstaken.

En kort vevstake accelererar kolven kraftigare vid den övre delen, därmed andas motorn som om det vore högre varvtal.

Kolvbultsförskjutning brukar ske mot rotationsriktningen i storleksordningen 1 mm, det brukar vara tillräckligt för att få kolven att tippa åt bara ett håll. Det påstås i en del simuleringar att förskjutning med rotationsriktingen ger bättre mekanisk verkningsgrad. Jag får det motsatta i egna simuleringar, men programmet är inte helt klart.

Jag har skrivit ett program som simulerar det mesta, kolvbultsförskjutning, uppkommna moment på kolv från friktion i kolvbult, tröghetsmoment i vevstake, friktion från kolvringar, även tryck bakom ringarna, kolvkjol, uppkommet vridmoment på kolv från den totala friktionen på en sida av kolven o.s.v. Jag tar givetvis hänsyn till massan på de olika rörliga delarna och dimensioner på delarna, rätt intressant hur vikten betyder mycket vid höga rpm, det finns mycket effekt att hämta där. Utfrån en given tryckkurva kan man sedan simulera effekt, vridmoment, uppkommna krafter i de olika delarna.

Någon som vet om det finns tryckgivare till förbränningsrum? Det enklaste hade varit ett tändstift med trådtöjningsgivare, med pinnbultar som går ända upp till toppen skulle det gå att få mätningar från trådtöjningsgivare. Det vore rätt intressant att ha en bra realtids effektmätare, momentgivare på drivande axlar skulle även fungera för att få ännu bättre effektangivelser. En annan ide vore att utnyttja svängningarna i kedjan och genom induktion få fram spänningen och sedan beräkna motorns vridmoment utifrån utväxling.

 

[#Olsson#]

Någon som vet om det finns tryckgivare till förbränningsrum?

Kanske denna? Tryckgivare via tändstiftshålet.

http://www.tfxengine.com/SensorsOverall.html

 

[VRM Roffe]

Hej Pöjkar !
Tänkte komentera lite kring det här resonemanget som Ulf tog upp.
När det gäller tvåtaktstrimmning på hög nivå så använder man tändsystem med programerbara tändkurvor.
Det betyder att man kan optimera motorns egenskaper för att kunna leverera så mycket effekt och körbarhet över ett så stort område som möjligt.
Detta förfarande gäller främst Roadracingmotorer då man gärna vill kunna varva en bit förbi max vridmoment.
Tändkurvan och avgassystemets utformning är dom mest dominanta faktorerna när det gäller gångkarekterstiken.
När motorn är på väg upp genom varvregistret från ca 2000 varv upp till ca 7000 varv så har den i stort sett ingen hjälp av pipan alls.
I det läget har man en hög förtändning mellan 24-35 grader beroende vilken cylindervolym som används.
Men i och med att pipan börjar dra så sänker man tändkurvan under ordnade former ca 10-15 grader tills man når max vridmoment.
Därefter så är bara förtändning i princip en broms så därför så retarderar man tändkurvan brant ner till 5-3 grader föd.
Det fina med den kråksången blir då att motorn blir lurad att tro att ägaren har hunnit skruvat på en kortare pipa....*L*
Vilket gör att motorn inte går stumt in i väggen utan ger föraren en möjlighet att dra lite längre på växlarna.
I tävlingssamanhang är den egenskapen värdefull om man ligger och drar på rakan och vill komma om på slipstreamen.
I dom andra lägena är det snabbaste sättet att komma runt banan att varva till max vridmoment för att sen peta in nästa polett.
Det farliga med den här typen av trimning är att mycket av förbränningen sker i anslutningen till avgasporten vilket gör att Carbonisering av oljefilmen är en väldigt vanlig orsak till skärning just där.

MVH
Roffe




(En lustig abrovink är på 2t, där man sänker tändningen på höga varv för att få extra heta avgaser
och därmed ändra avstämningen på pipan (den blir akustiskt kortare) för mer effekt pga bättre timing på avgaspulserna.
Troligen fördröjer man då tryckmax förbi ev. optimal punkt. Men bättre fyllning kompenserar det med råge.)
/u[/QUOTE]

 

[Bearing]

Om jag har förstått texten som jag länkat till ovan rätt har SAAB ett motorstyrsystem som med hjälp av "Joniseringsströmmmätning" kan bestämma var tryckpeaken ligger i realtid. De använder detta som feedback för att ställa in tändningen mer optimalt.

I en mätning tillförs en vattendimma i insugsluften vilket minskar förbränningshastigheten. Detta flyttar ppp flera grader senare och vridet minskar. Sedan aktiveras den automatiska tändförställningen som ökar förtändingen för att flytta ppp rätt varpå vridet ökar till ett högre värde än utan vatteninsprutningen igång.

Det verkar som att det här styrsystemet är någon som sitter i produktionsmodellerna, så det är antagligen inte någon dyr teknik. Det skulle vara intressant att bygga ett sånt system, sätta på en hoj och se vad det blir för skillnad i effekt och bränsleekonomi. Då skulle man även kunna kolla om olika stak/slag-förhållanden kräver annan PPP för max vrid.

 

[[PlastRaket]]

Känns skumt, men jag följer ditt resonemang...
Dock har jag svårt att se att kolven kan vara i botten redan efter 90 grader.
Men när man tänker på det så verkar det tyckas så...som modell.
Men det jag inte klurar ut är ifall vi begår en kollektiv tankevurpa?

Jag tror att han menar så här (vevstaken är hälften så kort som slaglängden) dvs. kolven har rört sig färdigt för alltid efter 90 grader

 

[Mats757]

Jag tror att han menar så här (vevstaken är hälften så kort som slaglängden) dvs. kolven har rört sig färdigt för alltid efter 90 grader

Nä, så här
Kolvbulten måste ju hålla sig i linje med cylindern så klart. Men, så blir det förståss andra problem under vägen

 

[Dr.Bike]

Om jag har förstått texten som jag länkat till ovan rätt har SAAB ett motorstyrsystem som med hjälp av "Joniseringsströmmmätning" kan bestämma var tryckpeaken ligger i realtid. De använder detta som feedback för att ställa in tändningen mer optimalt.

Det stämmer.

Jag tror att han menar så här (vevstaken är hälften så kort som slaglängden) dvs. kolven har rört sig färdigt för alltid efter 90 grader

Hehe... jo, nåt sånt.
WRM roffe skrev nåt om att stakens längd var halva borrningen. Men jag antar och tror han menade halva slaglängden?

 

[VRM Roffe]

Staklängd.

Hehe... jo, nåt sånt.
WRM roffe skrev nåt om att stakens längd var halva borrningen. Men jag antar och tror han menade halva slaglängden?[/QUOTE]

Hej Doktor Båge med flera.
Jag var väl lite exalterad när jag skrev den där inlagan........
Nu har jag ändrat formuleringen lite och hoppas att det blev till det bättre
Tack för

MVH
Roffe

 

[nogge87]

ni kanske skrivit det redan, har inte orkat läsa allt men såhär är det: lång slaglängd ger en "seg" motor som ger högt vridmoment och hög effekt vid lågt varv. Kort slaglängd och stor cylinderdiameter ger en motor som kräver högt varv för att utveckla vridmoment och effekt.

 

[HansJ]

ni kanske skrivit det redan, har inte orkat läsa allt men såhär är det: lång slaglängd ger en "seg" motor som ger högt vridmoment och hög effekt vid lågt varv. Kort slaglängd och stor cylinderdiameter ger en motor som kräver högt varv för att utveckla vridmoment och effekt.

Några av SH:s vassaste motorkännare (och jag räknar verkligen inte mig till dem...) har nu fått det skrivet på näsan, skillnaden mellan en långslagig och kortslagig motr. Ja, jösses, både sött och roligt...

 

[Dr.Bike]

Inte retas HansJ!

 

[[PlastRaket]]

Nä, så här
Kolvbulten måste ju hålla sig i linje med cylindern så klart. Men, så blir det förståss andra problem under vägen

........som tex. att motorn kommer att röra sig framåt/bakåt omvartannat utan att man kan kontrollera det

 

[660]

Vevstakslängder mm

Ber att få framföra mitt och kommunens tack för visat intresse. Mkt underhållande! Här kommer lite siffror; borr 105mm, slag 88mm, staklängd 134,4mm. Tändningen bryter vid 7250rpm, men ska sannolikt flytta stoppet till 8000rpm. Ger ju ganska höga (?) "kolvhastigheter".. Eller? De "stora grabbarna" drar ibland samma motorkonfiguration till sisådär 9500... Håller visst tre race.. Annan budget kanske?
Originalveven har slag på 84mm och stake på 136.4mm, skulle jag kanske skaffa längre stake till stroker-veven och köra med spacer under cylinderfoten? Synpunkter mottages som vanligt tacksamt.
Tack på förhud
/660