Gebruikersavatar
Dottore M
Guru Duplice
Guru Duplice
Berichten: 2916
Lid geworden op: ma dec 27, 2004 08:58
Locatie: Utrecht

Vorm plenum

vr mar 03, 2006 20:57

weet iemand een formuletje of een programma waarmee je de benodigde versmalling van het plenum naar de achterste cilinders kan berekenen ???

Alfa-Corazon
Guru Triplo
Guru Triplo
Berichten: 3274
Lid geworden op: vr dec 23, 2005 16:58

RE: Vorm plenum

za mar 04, 2006 21:57

Waarom wil je het inlaatspruitstuk versmallen naar de achterste cilinder?

Je kan beter een zo groot mogelijk spruitstuk hebben om zo een zo hoog mogelijke druk hierin op te bouwen. Met een versmalling krijg je versnelling van de luchtstroom en daarmee een verlaging van de druk.
dp = 1/2 .rho. v^2 weet je nog?

Kijk deze jongens hebben een dikke pijp genomen. Heb ik al vaker gezien bij de alfa racers.

Klik hier

Als je op het plaatje gaat staan met de muis krijg je een verhaaltje over het Plenum.

Als je al wil rekenen dan kan je proberen de lengte vanuit je inlaatspruitstuk naar je klep (ingang cilinder te meten en uit te rekenen hoe lang ze moeten zijn om gebruik te maken van schokgolven.
Resonantiebuisen.
Geluidssnelheid is zo uit het hoofd Wortel(k.R.T)
k = kappa = 1,4
R is de gasconstante voor lucht = 287 (uit het hoofd he dus even nakijken)
T= temperatuur in Kelvin.

Ik heb ooit zo'n berekening voor mijn motor gemaakt. Bleek dat de geluidsgolven zo vaak het kanaal in en uitgaan dat heb bijna niet te berekenen (eigenlijk lengte meten) is.

Ik heb de berekeningen net gevonden. Wil je ze nog zien?
Laatst gewijzigd door Alfa-Corazon op zo mar 05, 2006 10:06, 2 keer totaal gewijzigd.

Alfa-Corazon
Guru Triplo
Guru Triplo
Berichten: 3274
Lid geworden op: vr dec 23, 2005 16:58

RE: Vorm plenum

za mar 04, 2006 22:14

Ik gooi de berekeningen er gewoon op. Heb je wat te doen op je zaterdagavond.

Als je het Forumvervuiling vindt haal ik het wel weer weg.

Misschien dat jij of een andere Forumlid deze kan narekenen en kan aanwijzen waar ik een reken of meetfout gemaakt heb (ik denk beide :oops: .)

Komt het (het was dus voor een Ducati).


 Roy,
>
> ik heb het inlaat spruitstuk eens opgemeten en het is ~16 cm lang en 38.5 mm
> dik. daar komt natuurlijk nog wel de rubbers bij, en het laatste stukje naar
> de klep.
>
> kun je hier iets mee??
>
> Bauke

Ik moet een aantal aannames doen:
Ten eerste ik hou geen rekening met de drukgolven in het filterhuis (inlaatspruitstuk) omdat een ducati een L2 motor heeft en de ontsteking van beide cilinders 90 grd na elkaar volgt. Daarna is er 720 - 90 grd = 630 grd geen ontsteking. Daarom heeft een Ducati een ander geluid dan de meeste twee cilinders.
Bij vier cilinder motoren bij welke de cilinders om de 180 graden ontsteken kan je de inlaatspruitstuk meenemen in de drukgolven.
Ten tweede bereken ik het inlaatkanaal vanaf de klep!! tot het begin van de carburateur. Hierbij neem ik dus aan dat de carburateur de schokgolf omdraait Ik ben hier niet zeker van. Misschien gaat de schokgolf door de carburateur naar het uiteinde van de inlaatpijp van de carburateur.
De schokgolf heeft de snelheid van het geluid en ontstaat door het dichtslaan van de klep.
Geluidssnelheid is het tempo waarmee geluidstrillingen of geluidsgolven zich voortplanten door de lucht en allerlei andere materialen. Deze snelheid hangt af van de vastheid, temperatuur en samenstelling van deze stoffen. Door lucht en bij kamertemperatuur is dat ca. 340 meter per seconde; bij droge lucht (met relatief weinig waterdamp) met een temperatuur van 0ºC is dat 331 m/s
Ik neem aan dat de geluidssnelheid van het mengsel ongeveer gelijk is aan de geluidssnelheid van lucht. Dus 340 m/s.
Ik neem aan dat je een optimale vulling wil hebben rond de 7500 - 8000 toeren per minuut. Alleen piek vermogen is ook niet alles.
Jij geeft aan dat je inlaat kanaal een lengte heeft van ongeveer:
0,16 meter + rubbers ?? + inlaat naar de klep (= ongeveer 1 cm??). Ik neem aan 18 cm = 0,18 meter.
Bij 7500 toeren gaat je klep 3750 keer per minuut dicht. Dit is een frequentie van 4000 trillingen per minuut = 62,5 trillingen per seconde.
Nu moet dit overeenkomen met de akoestische eigenfrequentie van het mengsel in je inlaatkanaal.
Je inlaatkanaal is volgens jou 0,18 meter. Dus dan is de akoestische eigenfrequentie => 340/0,36 (heen en weer) ongeveer 944 per seconde dus 56.666 toeren per minuut zou je theoretisch een optimale vulling moeten hebben. Dit getal lijkt onzin. Maar de schokgolf gaat een peer keer heen en weer. Bij 10 keer is het toerental 340/(0,18*2*10) = 94 = 5666 toeren per minuut!! Als dit klopt dan zijn mijn aannames goed anders moeten we de lengte in en na de carburateur ook optellen.
Andersom bij 7500 toeren en een aanslagfrequentie van 3750 toeren per minuut = 62.5 omw/s zou de optimale lengte van je inlaatkanaal moeten bedragen => 340/62.5 = 5.44 meter!! Nu heb je natuurlijk geen inlaatkanalen van 5,4 meter. Maar! tussen de aanslagen van de klep legt de lucht een afstand van 5,44 meter af. Als je nu een inlaatkanaal neemt van 5,44/2 = 2.72 meter dan is de schokgolf een keer heen en een keer teruggegaan. Dit zou ideaal zijn, afgezien van het feit dat je niet gaat rondrijden met inlaatkanalen van bijna 3 meter en dat na 3 meter de impuls wel verdwenen zal zijn.
Dus laat je de schokgolf bijvoorbeeld 10 maal heen en weer gaan. Dan is de ideale lengte 0,27 meter = 27 cm
11 = 24.7
12 = 22.6
13
14
Laat de schokgolf 15 maal heen en weer gaan. Dan is de ideale lengte 0,135 meter = 18,1 cm
16
Of je laat de schokgolf 20 maal heen en weer gaan. Dan is de ideale lengte 0,135 meter = 13,5 cm.
Het is niet voor te stellen dat een schokgolf na 10 maal heen en weer te zijn gegaan nog impuls heeft.
Ik ga dit nog even na. Maar ik denk dat deze theorie van schokgolven alleen geldt voor grotere (gas- en diesel) motoren met 12 cilinders en lange gezamelijke inlaat spruitstukken zodat de impuls van de ene cilinder zorg draagt voor de vulling van de ander cilinder.

Gebruikersavatar
Dottore M
Guru Duplice
Guru Duplice
Berichten: 2916
Lid geworden op: ma dec 27, 2004 08:58
Locatie: Utrecht

RE: Vorm plenum

zo mar 05, 2006 18:49

Dit zijn eigenlijk berekeningen voor inlaatlengte en Helmholtz volumes he ?

Waarom een taps toelopend plenum ? Om technische discussie even te vermijden (zondag he ;)); omdat bijna alle goede plena dat hebben (zoals wat er nu op mijn V6 zit, op die van een TS, of die van een F1 motor etc etc)

Gebruikersavatar
yuri 75 V6
Guru Quintuplo
Guru Quintuplo
Berichten: 8947
Lid geworden op: ma dec 27, 2004 20:03
Locatie: Eindhoven

RE: Vorm plenum

zo mar 05, 2006 18:57

Mijn gevoel zegt me dat de versmalling juist bedoeld is om een versnelling te creeren, omdat de weg naar de achterste cilinders langer is. De lucht moet in dezelfde tijd meer afstand afleggen en dus moet de snelheid wat hoger zijn. Dus, op zondagavond uit een vaag buitenland met een paar bier achter de kiezen geredeneerd: is de versmalling niet proportioneel met het verschil in totale aanzuigbuislengte? (Burps!)

Maarten, ga je een custom ram-air plenum maken of zo?
Veel te veel Alfa-onderdelen in mijn schuur. Wie maakt me los?

Alfa-Corazon
Guru Triplo
Guru Triplo
Berichten: 3274
Lid geworden op: vr dec 23, 2005 16:58

RE: Vorm plenum

zo mar 05, 2006 20:22

Weten jullie dat zeker? Ook bij F1 wagens een taps toelopende plenum?
Is dat dat door regelementen beschreven of juist andersom, dus uitlopend!

Ik kan mij niet voorstellen dat ie smaller MOET zijn naar het einde toe. Het plenum is toch helemaal gevuld met lucht en het is niet zo dat de lucht naar de achterste cylinder harder moet lopen dan de voorste. Lucht komt constant binnen. Wel het de lucht een langere weg af te leggen.

Maar we kunnen wel wat rekenen hoor.
Ik maak wat rekensommetjes en kom hier later op terug.
Eerst even ontspannen.

Roy

Alfa-Corazon
Guru Triplo
Guru Triplo
Berichten: 3274
Lid geworden op: vr dec 23, 2005 16:58

RE: Vorm plenum

zo mar 05, 2006 22:43

Komt ie.

Kunnen rekenfoutjes inzitten omdat ik het nog niet heb nagerekend:


Stel je hebt een 4 cylinder twee liter (4 slagmotor), dus 0,5 liter per cylinder.
Het volume rendement is 1 (2 liter cylinder inhoud is 2 liter aanzuigen)
Dichtheid lucht 1,29 kilogram per kubieke meter
De middellijn van je aanzuigbuis = 5 cm = 0,05 m, oppervlak is: 0,001963 m^2.
Middellijn plenum = 10 cm = 0,1 meter, oppervlak is pie/4.d^2 = 0,007854 m^2.

Je draait 6000 tpm (even voor het makkelijke rekenen, ik weet dat jullie boven de 6000 zitten :) )
Dan zuigt de motor per minuut 6000/2 * 2 = 6000 liter per minuut aan.
Dat is 100 liter per seconde => 100 dm^3 per seconde => 0,1 m^3 per seconde.
Dus de luchtsnelheid is dan: 51 m/s.
Dit levert een drukval van: dp=1/2.rho.v^2 = ½.1.29(51)^2 = 1678 Pascal.
De luchtsnelheid in het plenum (middellijn 10 cm) = 12,7 m/s.
Drukval: dp=1/2.rho.v^2 = ½.1.29(12,7)^2 = 104 Pascal. Veel minder dus!

Omgevingsdruk is rond 1013 mbar.

1 bar = 1.10^5 Pascal dus 100 Pa = 1mBar (millibar)
1678 Pa = 16,8 mBar. De inlaatdruk is dan 1013 – 17 = 996 mBar.
104 Pa = 1 mBar. De inlaatdruk is dan 1013 – 1 = 1012 mBar.

Het laatste lijkt verwaarloosbaar.
Het eerste echter niet want je uitlaatdruk is op zijn best nog steeds 1013mbar (verliesloos uitlaatsysteem of totaal geen uilaat). Dus als je na de verbrandingsgasuitdrijffase 1013 mBar in de cylinder hebt (natuurlijk heb je dit niet, de druk zal hoger zijn). Dan moet de zuiger eerst zakken totdat de druk in de zuiger onder de 996 mbar is voordat hij echt gaat zuigen. Dit is slecht voor het volume rendement.
In feite rij je dus nooit met een “echte” 2 liter.
Dus een dikke pijp als plenum verbetert je volume rendement.

Maar dit beantwoordt wel de vraag van Maarten.
Want de versmalling van een reletief klein plenum wordt gedaan om de luchtsnelheid "voor" elke cylinderinlaat gelijk te houden en dus hiermeer een constante cylinderinlaatdruk!
Anders zou bij een steeds hoger inlaatduk de achterste cylinder meer vermogen leveren.

Dus Maarten boven staan je formules.
Meet de middellijn van het plenum bij de eerste cylinder. Is de luchtsnelheid laag (rond de 10 m/s) dan hoef je volgens mij niet veel te veranderen aan de diameter van het plenum naar de ander cylinders.
Is de luchtsnelheid hoog (25-50 m/s, uit de linkerduim gezogen getallen). Dan kan je deze snelheid beter gelijk houden "voor" alle cylindersinlaatpoorten.
Dus:

Massastroom plenum bij 1e cylinder is 100 l/s = 0,1 m^3/s
Massastroom plenum bij 2e cylinder is 75 l/s = 0,075 m^3/s
Massastroom plenum bij 3e cylinder is 50 l/s = 0,05 m^3/s
Massastroom plenum bij 4e cylinder is 25 l/s = 0,025 m^3/s

Luchtsnelheid plenum bij 1e cylinder = (0,1 m3/s)/(oppervlak Plenum 1)
Luchtsnelheid plenum bij 2e cylinder = (0,075 m3/s)/(oppervlak Plenum bij 2)
Luchtsnelheid plenum bij 3e cylinder = (0,05 m3/s)/(oppervlak Plenum bij 3)
Luchtsnelheid plenum bij 4e cylinder = (0,025 m3/s)/(oppervlak Plenum bij)
oppervlak is pie/4.d^2
Dus je diameter rolt er dan uit bij elke cylinderinlaatpoort

Heb je echter een breed plenum (groot volume) dan gaan de luchtsnelheden snel omlaag en daarom maakt het niet uit.

Bij de F1 zullen er wel restricties zijn voor de middellijn of volume van het inlaatspruitstuk.

Roy

PS Ik schrijf het een keertje netjes op.
Laatst gewijzigd door Alfa-Corazon op ma mar 06, 2006 20:01, 1 keer totaal gewijzigd.

Gebruikersavatar
yuri 75 V6
Guru Quintuplo
Guru Quintuplo
Berichten: 8947
Lid geworden op: ma dec 27, 2004 20:03
Locatie: Eindhoven

RE: Vorm plenum

zo mar 05, 2006 23:31

Nou, Roy, petje af voor de moeite! Dus mijn halfdronken gedachte sneed toch enig wetenschappelijk hout? (Goed, niet zo correct geformuleerd, maar dat mag de pret niet drukken) :wink:
Veel te veel Alfa-onderdelen in mijn schuur. Wie maakt me los?

Gebruikersavatar
Dottore M
Guru Duplice
Guru Duplice
Berichten: 2916
Lid geworden op: ma dec 27, 2004 08:58
Locatie: Utrecht

RE: Vorm plenum

ma mar 06, 2006 15:16

Ik ga het eens uitprinten.. thanks Roy !

G-san
Member
Member
Berichten: 163
Lid geworden op: wo jan 05, 2005 21:05

RE: Vorm plenum

za mar 18, 2006 08:24

Om uit te gaan van die 18cm (inlaatspruitstuk) is niet correct, het gaat namelijk om de resonanties over de gehele lengte vanaf inlaatklep tot open eind inlaat kelk in de airbox.
Een volumetrisch rendement van 1 is hoog voor een "straat" TS.
Diameter verloop vanaf kelk tot klep en kanaal verloop zijn ook sterk bepalend voor de snelheid.
etc :wink:
Grt,
Gerhard

Gebruikersavatar
Dottore M
Guru Duplice
Guru Duplice
Berichten: 2916
Lid geworden op: ma dec 27, 2004 08:58
Locatie: Utrecht

RE: Vorm plenum

za mar 18, 2006 11:22

En als ik niet wil gaan rekenen aan de resonanties ... kan ik daaromheen ?

G-san
Member
Member
Berichten: 163
Lid geworden op: wo jan 05, 2005 21:05

RE: Vorm plenum

za mar 18, 2006 11:43

Nee, een airbox/plenum is een combinatie van heel veel faktoren, in/uitlaat, nokkenassen, racen/straat/rally etc.
Probeer maar wat leesvoer van de SAE te vinden.

G-san
Member
Member
Berichten: 163
Lid geworden op: wo jan 05, 2005 21:05

RE: Vorm plenum

vr apr 14, 2006 22:15

en de optimale vullingsgraad (hoogste volumetrisch rendement) ligt altijd bij het gebied van max. koppel niet max. vermogen

Gebruikersavatar
Eric
Advanced Member
Advanced Member
Berichten: 552
Lid geworden op: ma dec 27, 2004 10:35
Locatie: Uithoorn

Re: RE: Vorm plenum

vr apr 14, 2006 23:16

Dus een dikke pijp als plenum verbetert je volume rendement.
Gesnapt op Spettacolo 2005:
Afbeelding

Lekenvraag: Dus het feit dat een plenum op straat motoren toeloopt is alleen maar omdat ze daar niet de ruimte hebben (of willen maken) voor een "dikke pijp" ?
SCARB 00694

G-san
Member
Member
Berichten: 163
Lid geworden op: wo jan 05, 2005 21:05

RE: Vorm plenum

vr apr 14, 2006 23:24

eigenlijk kun je een 'perfect plenum" alleen maar proefondervindellijk ontwerpen, tuurlijk er zijn bepaalde basis regels waarbinnen je begint.
Vergelijk alfa boxen maar eens met bmw boxen, een totaal andere filosofie :?

Terug naar “Tuning onderwerpen”