jag hittade detta på TPC häromdagen.... finns en del att läsa för den som orkar.. :)
Tja. det är väl ett ganska brett ämne det här egentligen... om vi börjar med att titta lite på vad vi vill uppnå med vårat insug (inklusive plenum) så är det ju enkelt sagt att vi vill ha in så mycket luft som möjligt i motorn med minsta möjliga motstånd samt att ingen cylinder gynnas mer än de andra.
När vi kommer in på "mata så mycket luft som möjligt" så brukar man använda två sätt att öka matningen vilka påverkar insugets, och plenumets design. Dessa är "induction wave ram" och Helmholtz resonator" fyllning.
Induction wave ram:
Då insugsventilen öppnas kommer en negativ tryckvåg att skapas. Denna negativa tryckvåg kommer att med ljudets hastihet färdas från insugsventilen till slutet av insugstratten (in i plenumet). Tryckvågen är ju som sagt negativ vilket innebär att den är av lägre tryck än luften i plenumet. Då undertryck är något som naturen ej uppskattar så kommer den luft ifrån plenumet att rusa in och se till att densiteten blir densamma som i plenumet, detta kommer att skapa en positiv tryckvåg som går från början av insugstratten till insugsventilen. Själva tricket med detta är att avstämma insugningsrörets längd så att tryckpulsen kommer att träffa insugsventilen då den är på väg mot slutet av sin öppningstid. Om den kommer tillbaka för tidigt så kommer den att reflekteras mot ventilen och åter gå mot plenumet. Detta kan ibland betyda att man är tvungen att använda mycket långa rör vilket man kanske av praktiska skäl inte kan använda, då kan man halvera den kalkylerade längden eftersom då har pulsen hunnit gått fram och tillbaka två gånger. Dock så kommer den då ha något mindre amplitud än tidigare och kommer inte kunna ge lika stor effekt som om man hade kunnat använt den första pulsen.
Om vi ska skippa en del siffertrolleri och sinuskurvor så kan vi sätta upp följande direkt:
L = θtC / (0,012N)
där L är längden på insugstratten i mm, C är ljudets hastighet i m/s (kommer till det senare) och N är motorvarvtalet.
θt är tiden det tar för pulsen att gå fram och åter multiplicerat med vevaxelns vinkelhastighet. Bäst effekt brukar man få om man sätter detta värde mellan 80 och 90 grader.
Trattens "avrundningsradie" ska vara större än 0,14 gånger dess diameter. Motorkonstruktörer brukar också att ha en förkärlek till att använda mycket stora trattar, inte ens att de är för stora verkar stoppa dem...
Helmholtz resonator:
Luften i ett plenum kommer att oscillera med en viss frekvens beroende på ett flertal faktorer. Motorn kommer också vid ett visst varvtal med ett visst antal cylindrar att ha en viss frekvens. Så vad man försöker göra är att få dessa två frekvenser att stämma överens vid ett önskat varvtal. Tex så kommer en 6 cylindrig motor med enkelt plenum ha frekvensen 300 Hz vid 6000 rpm.
För att beräkna frekvensen, n i plenumet:
n = c / (2Pi) roten ur (A/(LV))
där c återigen är ljudets hastighet i luft, A är tvärsnittsarean av röret som går till plenumkammaren i m^2, L är tidigare nämt rörs längd i m och V är volymen på plenum + insugstrattar fram till insugsventilerna i m^3.
Problemen dyker upp då dessa pulser sedan ska passas in vid rätt tillfälle och även inte ska störa andra pulser som tex naturliga "inertial ram" vilka uppkommer pga luftens tröghetsmoment.
Likaså kan det vara en hel del problem med flercylindriga motorer om dessa har överlappande tider för insugsventilerna. Tex så brukar man dela upp i två avskilda plenum för 6 cylindriga motorer så att 1,2,3 och 4,5,6 får en varsitt plenum. Hur det är med en boxer vet jag inte men jag skulle tro att samma problematik kan finnas där.
Så det jag skulle komma tillbaka till, ljudets hastighet i luft. Ljudets hastighet kan förenklat sägas bero på luftens temperatur. Därför kan man enkelt räkna ut ljudets hastighet om man utgår från 331 m/s vid 0 grader C genom att ställa upp detta:
C / 331= roten ur ((273+T) / 273)
där C är ljudets hastighet i m/s vid temperaturen T grader C.
Så mitt tips är att kolla på vad Porsche har konstruerat för insug, utgå från dessa, men tänk på vad insugen är konstruerade för. Göra egna beräkningar, men inte för noggrannt då det ändå inte kommer bli så noggrannt i verkligheten.
Då det är turbo och gasspjällen sitter före plenumet är det bra för gassvaret om inte plenumvolymen är alltför stor, samma sak gäller för rören från turbo till insug men ha inte högre lufthastighet i rören än ca 110 m/s.
Testa, prova sedan att justera längd/grovlek på rören från turbo till plenum för att variera frekvensen i plenumet. Att göra stora trattar i olika längder eller kanske med någon form av infästning så att längderna på trattarna kan justeras och på så sätt ändra pulsernas tid för inverkan kan också vara en god idé.
Till sist ett litet tillägg, en grov tumregel är att luften då den passerar genom gasspjället/ena inte ska överskrida 90 m/s då detta kan leda till tryckförlust.
Om du vill veta hur man bygger plenium och hur långa insugsrör mm du ska ha så prata med en kille som kör dragracing på seriös nivå.
Pleniumet kan du bygga av 3-4tums rör. Trattarna ska sitta ca 2cm upp eller in pleniumet och insugsrören ska vara korta när man pratar turbo runt 10cm. För stort plenium samt tryckrör ger bara dålig respons, eftersom det blir mer att fylla innan man kan bygga tryck.
Med turbo (övertryck) Så räcker ett spjällhus på 60mm till ca 700hp.
I stället för att bry dig om formeln "Helmholtz resonator" som endå bara gäller sugmotor, eller dess inverkan är minimal. Så ska du bry dig om hur luft vill flöda. luft gillar inte 90graders L-böjar. Därimot kan den gör 120grader om den får svänga åt motsatt håll först. Det är därför man ska sätta trattarna en bit upp i pleniumet.
Det är som en bil som driftar runt en kurva. Han gör inte bara en L sväng utan ställer först upp med en knyck åt fel håll ett "S".
Då går bilen brett som fan och in i kurvan. Samma med luft. Man måste ställa upp den lite för att få den runt kanten på trattarna.
Det svåraste är att trimma luftens S-kurva, altså hur långt upp i pleniumet som trattarna ska sitta. Om du kan så ska du göra så du kan reglera höjden och prova lite olika. men runt 2-4cm brukar vara bra.
Ett insugsrör skall hålla samma ID area som insugskanalen
har om man nu inte satsar på koniska rör. Vid koniska rör så bör koniciteten ligga mellan 3-5 grader och detta bör fortsätta in i insugskanalen.
Längden på insuget beror på om man vill ha en avstämning eller ej. Vid beräkning av avstämning så används Helmholz resonasformel. En följd av denna formel är korta och tjocka rör eller långa och smala med andra ord vid en given "volym" så kan man välja att ha rören enligt ovan.
Insugsrören skall alltid ha tratt, ju bättre form desto mindre förlust på insugsgaserna.
Avstämningen styrs av durationen på kammen samt motorn vartal (plus ett antal andra komponenter såsom densitet,temp, Cp/Cv på blandningen osv.).
Plenumets funktion är att dämpa ut de pulser som genereras av insugsventilens öppning. Allmänt så säger man att volymen på plenumet bör ligga över 1,5 gånger motorn volym, dvs. en 2 liters motor bör ha ett plenum på 3 liter. Jag har åkt med motorer som har haft både större och mindre volym utan att märka något speciellt. Det som oftast bestämmer volymen är vad som får plats.
Vad det gäller respons så räknar man detta i antalet vevaxel varv innan man ser någon förändring.Mest påverkan på responsen har avgasröret, insuget skall vara väldigt stort innan det börjar inverka. Så bäst respons får man om man håller ner primärrörens diameter. Vill man ha brutal resons på insugssidan så skall man slopa intercoolern, men då förlorar man å andra sidan massor med tillgänglig effekt."
