1. Överlapp, Insug och avgas är öppna samtidigt. Strax innan insugsventilen öppnar återvänder avgas undertrycksvåg och drar igång flödet även om kolven i princip står still vid TDC. När kolven börjar att röra sig nedåt tar det en stund för gasen i insugskanalen att reagera eftersom den har massa. Pga. denna masströghet drar kolven ett kraftigt undertryck i cylindern. |
2. Gasen i insugskanalen accelereras och trycket slutar att sjunka. Gasens hastighet ökar och trycket i cylindern vänder uppåt igen. |
3. Gasflödet når sin maxhastighet något efter att kolven har gjort det och fortsätter att strömma in med efterhand sjunkande hastighet. |
4. Även om kolven stannade och vände uppåt igen vid BDC så fortsätter gasen att strömma in med minskande hastighet till strax innan insugsventilen stänger. |
Rätt area i insugskanalen är viktigt. I diagrammet ovan så visas vad som händer om areor och längder är rätt. I de två diagrammen nedan har samma motor först fått en för stor och sedan en för liten minsta area. Lägg märke till vad som händer med trycket vid insugsventilen framför allt vid överlapp och att även trycket vid avgasventilen ändras pga. det minskade massflödet. |
Gör man kanalen för stor så är det lätt att dra igång flödet och allt fungerar relativt bra fram till en bit innan BDC. Problemet är att gashastigheten blir för låg och de inströmmande gaserna får för lite kinetisk energi. Detta gör att den inströmmande gasen tappar hastighet för tidigt och cylinderfyllningen minskar ner mot samt efter BDC. Detta innebär att man kan få reversion, dvs. att gaserna vänder och strömmar tillbaka upp i insuget innan insugsventilen stänger. Förutom trycket under överlapp så syns det ingen större skillnad mellan de två övre diagrammen på insug. Trots detta visar programmet en effekt skillnad på 15 %. Lägg också märke till att pulstuningen inte stämmer längre. |
Gör man däremot kanalen för liten så fördröjer man accelerationen av gasen och gasens maxhastighet kommer senare. Detta innebär att när man väl har fått igång gasmassan i insuget så har kolvens hastighet redan börjat minska. Eftersom det är kolvens hastighet som ska ge den inströmmande gasen sin hastighet innebär en för sen igångsättning av flödet att gasen missar att ta del av hela pumpslaget och framför allt när kolven gick som snabbast. Resultatet i detta fall blir att en mindre mängd gas med lägre tryck sätts i rörelse utan att den kinetiska energin ökar och man kan inte kompensera genom att stänga insugningsventilen senare. |
Alla mått när det gäller borr och slag är i mm. Ventilmedelgashastigheten är gashastigheten beräknad på ventilens area. Kanalmedelgashastigheten är gashastigheten beräknad på kanalens minsta area. |
| Som utgångspunkt för medelgashastigheter genom motorns insugningssystem använder jag ett detaljerat SAE papper som beskriver en FO110 3.0L V10 Ilmor-Mercedes Benz Formel-1 motor. (SAE 2002-01-3359) Denna beräkning lämpar sig för insugningskanaler med separata spjäll av butterfly typ. |
|
Bilden till vänster är en förenkling av en beräkningsmodell av Ilmor motorn. Tillsammans med bromspapperna på motorn kan man beräkna medelgashastigheten på olika punkter i motorns insug och avgassystem. Denna motorn lämmnar max effekt vid 17 000 varv och har då en volumetrisk verkningsgrad på 117%. Mina beräkningar ger följande gashastigheter om man tar hänsyn till den volumetriska verkningsgraden. Volumetriska verkningsgraden påverkar gashastigheten på samma sätt som varvtalet och måste användas för att man ska kunna beräkna gashastigheten på motorer med annan volumetrisk verkningsgrad. För att räkna om hastigheten till utan VE dela hastigheten med 1,17. |
|||
| Vid trattinloppet: Vid gasspjället: Vid flänsen mellan topp och insug: Vid minsta arean: Förbi insugningsventilen: |
61,8 m/s 65,9 m/s (Spjällaxelns area ej räknad) 105,5 m/s 140 m/s 88 m/s |
 |
||
| När det gäller medelgashastigheten i minsta arean så är 140 m/s en övre gräns och 110 m/s en undre gräns för bra effekt. Bäst verkar runt 120 m/s vara, särskilt om det är före en sväng. Att pro stock motorn kan ha så hög hastighet under ventilen beror på att luften här färdas rakt och efter strypningen sänks hastigheten över sätet och ut i förbränningsrummet som är utformat så att bästa möjliga tryckåtervinning sker. | |
| För att jämföra beräknade jag medelgashastigheten förbi strypningen i en modern pro stock 2-ventils V8 motor och kom fram till en medelgashastighet på 142 m/s När medelgashastigheten överstiger 140 m/s så sjunker effekten eftersom brytpunkten mellan den dynamiska gasladdningen och pumpningsförlusten ligger här. Egna tester har visat att 120 m/s är en lämplig hastighet genom minsta arean. 140 m/s får anses som ett absolut maxvärde, efter det minskar effekten rejält. Jag har provat ner till 110 m/s utan att tappa något nämnvärt i effekt. Under 100 m/s bör man definitivt inte gå. Det som är svårt med sådana här beräkningar är att jag måste räkna baklänges från någon annans effektuppgifter och vad är en hästkraft i en bromsbänk egentligen? Det är något som kan skilja ganska mycket fast det inte borde göra det. |
|
| För att beräkna arean i mm² för en viss punkt i insuget används formeln: (Varvtal X Slagvolym i cc X Volumetrisk verkningsgrad i %) / ( 3000 X m/s). För att beräkna gashastigheten vid en viss punkt i insuget används formeln: (Varvtal X slagvolym i cc X Volumetrisk verkningsgrad i %) / (3000 X Area) För att konvertera arean till diametern dividera summan med π slå sen roten ur och sen gånger 2. Exempel: 1420mm² / π = 452. Roten ur 452 = 21,26. 21,26 X 2 = 42,52mm. |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
| För att beräkna gashastigheten i ett insug med ett eller flera spjäll innan plenumet är nedanstående hastigheter en bra utgångspunkt. |
| Pro Stock motorns gashastigheter vid olika punkter med hänsyn till VE. | |
| Uppe vid plenumet under radien överst i kanalen: Insugningskanalen vid flänsen mot insuget: Strypningen under ventilen: Förbi insugsventilen: Insugsventilarea i förhållande till borr: Kolvmedelhastigheten vid varvtalet för max effekt: |
84,5 m/s 121.5 m/s 142 m/s 122,8 m/s 28,79 %. 28,96 m/s |
 |
 |
 |
 |
Formel för att omvandla 1 ventils eller kanals diameter till 2 eller 3 mindre ventiler eller kanaler.
En bra utgångspunkt för kanalens area i den öppna änden är att göra den lite mindre än ventilens frilagda mantelyta vid max ventillyft. Detta gäller den punkt precis där kanalen når fram till radien. För att beräkna diametern använd denna formel: 
KD är kanaldiametern innan radien. VD är ventildiametern. VL är max ventillyft. Observera att en insugningskanal som konar blir avstämd på ett högre varvtal än en rak kanal med samma längd. Ju fler grader den konar desto högre varvtal. |
|
|
Här har jag samlat formler för arean vid olika kanalgeometrier. |
