2-Tahtisen Pakoputki

Terveeks!

Nytkun saatiin oma, loistokas alue pro-viritykselle, ajattelin samantien avata oman otsakkeen tällekkin aiheelle. Tekniikka-puolella toki on "Tehoputken Suunnitteleminen ja tekeminen itse" -topic, joka aikoinaan olikin aivan loistava topikki, mutta nykyään taso laskenut turhan alhaiselle tasolle...

Tarkoitus olisi siis syventyä putken toimintaan ja valmistukseen hieman yksityiskohtaisemmin kuin tuossa vanhassa topikissa, ja koestetaan jos saataisiin vanha hyvä henki takaisin, minkä pohjalta paljon asiaa, pohdintaa ja ideoita helpottamaan kaikkien putkenrakenteluja.


Kuten on monasti todettu, 2-t putki(ja viritys yleensäkkin) on sitä monimutkaisempaa, mitä tarkemmin viritellään, tämän olen omakohtaisesti kokenut tässä jokin aika sitten, kun rupesin ajattelemaan hieman simulointimahdollisuuksia pakoputkelle. Nykyinen ajattelumallini ei kelpuuta enään pelkkiä putkikaavoja, tai edes jokseenkin tarkempia menetelmiä mitä olen kehittänyt ohjelmien muodossa, joten on aika siirtyä syvemmälle.

Tästä voisi aloitella keskustelua, mitä siellä putken sisällä tapahtuu ihan molekyyli/hiukkastasolla? Tietynlainen kuva on päässäni, mutta paljon on vielä selvittämättä, eikä lukion fysiikka+kemia meinaa enää riittää nimeksikään..

Kirjoitelkaa mitä mieleen tulee ihan mistä vain pakoputkeen liittyvästä, miltä osa-alueelta tahansa.

Kyllä nyt on spesiaali tunne kun oikein pro virittämis alueelle pääsee juttujaan puimaan

Mutta joo sitten asiaan. Mitenkäs paljon ootte oppineet pieleen menneistä putkista? Mihin asioihin kannattaa eritoten kiinnittää huomiota jos putki meneekin pieleen eikä toimi kunnolla? Kuinka suureksi tekijäksi esim mittausvirhe voi osoittautua?

Tuommoinen tuli mieleen kun näitä putkia on ruvennu suunnittelee. Paljonhan tässä on jo tietoa kertynyt, mutta pientä vinkkiä ehkä vois vielä kaivata että välttyisi samojen virheiden tekemiselta ja toistamiselta. Kokeneet jannut varmasti tietää.

Itsellä ei oo oikeestaan koskaan menny putket siinä kasausvaiheessa pieleen, aina on tullut vähintään kohtalaisen laatunen.

Ensimmäinen putki jonka tein niin siinä meni suunnittelu pieleen, suunittelin sen pajalan taulukolla. Myöhemmin kun katoin sitä taulukkoa niin huomasin että paon asteet oli jossain 150 tietämillä, vaikka oikeasti sylinterissä oli ~185 asteinen pako. No, paremmin sillä putkella silti kulki kun pv:n luhaolla.

En nyt silleen tiedä voiko putkea suunnitella väärin, jos on jotain hajua mitä tekee. Tämä siinä tapauksessa että ei tule ajatusvirheitä tms. Taulukoilla putkia laskettaessa täytyy tehdä muutama erilainen putki, joista sitten valitsee sen parhaan. Mutta en silti pitäs niitä huonompiakaan putkia väärin suunniteltuina.

Tulee usein suunniteltua vääränlainen tehoalue ja väärille kierroksille huipputehot. Se selviää sitten kokeilemalla parilla eri putkella, että millainen tehokäyrä miellyttää omaa takapuolta, ja milloin esim. kiihdytyskokeessa tulee paras aika.

Mutta useathan tekee näitä putkia muihinkin tarkoituksiin kuin siihen Yber-viritettyyn raaseriinsa, jotkut ajavat usein myös arkiajoa, jolloin tulee usein ilmi tuo turhan kapea tehoalue.

No laitetaanpas sitten heti pähkäilyä aiheesta! Eli itseäni on jo kauan ihmetyttänyt putken alkuosan, diffuusorin, toiminta. Kirjoja on tullut luettua ja jokaisessa asia esitellään siten että laajenevassa kanavassa pulssimainen paineaalto lähettää vastakkaiseen suuntaan vastakkaisella merkillä olevaa painepulssia, eli alipainepulssia. Ja kartiomaisella putkella alipainepulssi on jatkuvaa niin kauan kuin ylipainepulssi etenee sitä pitkin, suoralla putkella alipainepulssi lähtee vasta sitten takaisin sylinteriin kun putken pää/laajeneva osa saavutetaan.

Mutta miksi? Mikä on taustalla vallitseva fysikaalinen ilmiö? Yhdessäkään kirjassa ei tätä ole mielestäni tarpeeksi perustellusti esitetty! Peksy on itselleni asiaa hieman valottanut, mutta vieläkin kummastelen. Taisi olla ihan voima- ja vastavoima mikä tässä jyllää?

Itse ajattelen asiaa niiden oppien mukaan joita koulussa päähäni on x-määrän kursseilla kaadettu (virtausmekaniikkaa, aerodynamiikkaa ). Ja pulssimaisesta aallosta ei valitettavasti ole hirveästi ollut asiaa. Hämmästys liittyy siihen että noissa tällä palstalla ylistetyissä kirjoissa soonista ilmiötä tarkastellaaan alisoonisen aallon etenemisenä ja siis diffuusoriosassa nopeuden pienenemisenä, vaikka aina kaavojen lähtöarvoina arvioidaan nimenomaan vallitsevaa äänennopeutta ja käytetään sitä parametrina.

Jos pulssi etenee äänennopeudella, ei nopeus tällöin diffuusorissa pienene. Kyseessä on ns. De Lavalin suutin, kriittisen pinta-alasuhteen (joka itseasiassa pakoaukon aukeamisvaiheessa on varmasti vielä suurempi -> virtauksen Ma > 1 ) jälkeen virtauksen Machin luku kasvaa vielä entisestään koska kyseisessä tilanteessa tiheyden pieneneminen on nopeampaa kuin paineenkasvu. Kyseisiä suuttimia käytetään esimerkiksi jenkkiautoissa ideana ilmeisesti saada painepulssit/ääni kuulostamaan terävämmältä. Tällöin moottorin ääni ilmeisesti kuulostaa jotenkin paremmalta kun ääni (paineaallot) pakkautuvat virtausnopeuden ylittäessä äänennopeuden (vrt. lentokoneen ääni). Ainakaan itse en keksi muuta syytä käyttää tuossa yhteydessä De Laval-suuttimia. Kanavan vastushan pienenisi vasta kun tapahtuu ns. ylipaisunta, mutta ei todellakaan millään jenkkiauton pakoputken muotoiluilla.

No mutta joo, eksyin vähän asiasta. Jos pulssien nopeus 2-tahtisen putkessa tosiaan menisi komeasti ylisooniselle puolelle muodostuisi vastakartion kohdalle vinoja tiivistysaaltoja ja putken toiminta ei taatusti olisi halutunlaista.

Eli kuinka paljon noissa kirjoissa oikeasti on hyödynnetty sitä äänennopeutta tai huomioiko vaikkapa Blairin kaavat puristuvuutta ja syntyykö jotenkin tämän kautta alipainepulssi vastakkaiseen suuntaan? Itse olen perustellut imuvaikutuksen syntymistä sylinteriin inertialla eli vasta kun sylinteristä suurimmat paineet on suurella nopeudella tuupattu pihalle, imisi kaasujen hitaus loputkin...

Edittiä: Korjattu suuttimen nimi

Viisastellaan nyt heti kärkeen sen verran että kyseessä on De Laval suutin, eikä De Naval..

Zgiba alkaa olla asian ytimessä. Kuten olen monesti sanonut, pakoputken toiminta on niin monimutkaista, että jos joku väittää siitä tietävänsä kaiken, voi suoralta kädeltä sanoa ettei ko. heppu tiedä asiasta yhtikäs mitään.

Kartiossa alipainepulssia ei lähde taaksepäin jatkuvasti (ainakaan erään koulukunnan mukaan), vaan "maagisena" nyrkkisääntönä, jota tosin kukaan edes tiedepiireissä ei tunnu tietävän mistä se periytyy, mainitaan että heijastus tapahtuu 1/3 kohdalla kartion alusta. Sen sijaan torvimaisessa diffuuserissa heijastus olisi jatkuvaa.

Asiasta voi olla montaa muutakin mieltä. Sanottakoon vihjeenä että pinta-alojen suhteita kannattaa ainakin miettiä / tutkia. Omia ajatuksia ja päätelmiäni en jaksa aiheesta sen laajemmin tässä selvittää, mutta kannattaa pohtia myös virtauksen ja akustiikan eroja / yhteyksiä.

Myös paluupulssin heijastuminen vastakartiosta on karkeasti yleistetty noissa "kansankirjoissa", eikä sitä ole ymmärretty ihan oikein kaikissa tiedepapereissakaan. Jokainen joka on pelannut ääniaaltojen heijastumisen kanssa, tuntee erilaiset interferssi-ilmiöt, ja aaltojen superposition. Näitä kaikkia tapahtuu putkessa todella sekavana joukkona.

Blairin kaavat huomioi ainoastaan kaksi tärkeintä perusmuuttujaa: kierrosnopeuden ja aukon aukioloajan. Muut arvot tulevat enemmän tai vähemmän hatusta, ja perustuvat Blairin antamiin vakioihin. No, onneksi moottorit tapaavat olla karkealla tasolla melko samanlaisia, joten autotallituunaaja voi saada näillä peruskaavoillakin aikaiseksi kohtuullisen toimivia putkia.
Olenkin sanonut monta kertaa aikaisemmin että jos kaavoihin täytyy syöttää vain toivottu kierrosluku, ja pakoaukon ajoitus, ei kyseessä voi olla kummoiset kaavat. Lisäksi tuo pakokaasun nopeus on todellakin vain keskinopeus, ja jokainen ymmärtää että käyrässä aalto liikkuu nopeiten, keskilieriössä hitaiten, ja vastakartiossa taas hiukan nopeammin, lämpötilan (ja paineen) funktiona. Joskus kauan sitten, ennen simulaattorien aikaa, tein tietokoneohjelman joka laski aallon nopeudet kussakin pakoputken osassa ja sitten venytteli putken pituudet soveltumaan todellisiin aallon nopeuksiin halutulla tavalla. No, sepä olikin hauskaa katseltavaa kun putki haki muotonsa siinä ruudulla, ja voineehan tuota pitää köyhän miehen simulaattorina, mutta onhan tämä simulaattorien aika poistanut jonkin verran arvailua.

Jokainen, joka on lukenut Blairin kirjat, lienee tavannut ainakin sen "empirical assistance" luvun, missä on johdettu kaavoja esim aukkojen aika-alojen suosituksille. Kannattaa huvikseen tarkkailla kuinka "loistavasti" noita kaavoissa hyödennettäviä suoria on sovitettu pistejoukkoon. Suoraan sanottuna on likipitäen rikollista sovittaa noin hajallaan olevaan dataan suora, ja siksi voidaankin havaita että tämäntyyppinen regressio voi ihan yhtä hyvin olla oikein, kuin jotakin ihan muuta. Onkin ihme että niinkin tarkka herra kuin Blair on sekaantunut moiseen pelleilyyn. Huuhtelujen osalta (ja miksei muutenkin) kannattaa perehtyä japanin poikien alkuperäisiin papereihin, he olivatkin nokkelia veikkoja!

No niin, kiitoksia! Tuosta tulikin heti tukea omille aatoksille. Kaavoilla voi siis laskea jotakin arvoja että ollaan oikealla hehtaarilla jonka päälle ympätään kokeellinen osuus, jossa haetaan ihan oikeat arvot.

Haaveena ja toiveena olisi että vielä ihan oikeasti pystyttäisiin noita juttuja laskeskelemaan niin että laskujen perusteella saataisiin suoraan väsättyä oikea putki. Mutta siis kaavat eivät ole vielä siinä kunnossa että tähän kyettäisin. Ja edes omien opintojen perusteella ei ole vielä kuin korkeastaan rahkeet aloittaa tuollainen projekti, jossa mulkattaisiin oikeat kaavat. Mutta heti kun tähän ympätään realiteetit, voi vain todeta että käytettävissä olevan ajan ja osaamisen suhteen ei tällaiseen ole vielä mahdollisuuksia .

Niin ja lisätään vielä, syksyllä kun aloittelin exceliin kaikenkattavan ohjelman väsäämistä, kaatui homma jo alkutekijöihin, kun niinkin oleellisen asian kuin BMEP:in laskemisessa oli hyväksi havaitussa kirjallisuudessa uskomattomia eroja! Ja kaiken hyvän lisäksi ainutkaan ei tainnut täsmätä niihin kaavoihin joita koulussa tuli pyöritettyä polttomoottorien kurssilla!

Sarvi-Perkele kirjoitti:...Sanottakoon vihjeenä että pinta-alojen suhteita kannattaa ainakin miettiä / tutkia. Omia ajatuksia ja päätelmiäni en jaksa aiheesta sen laajemmin tässä selvittää, mutta kannattaa pohtia myös virtauksen ja akustiikan eroja / yhteyksiä...

Ainakin itseäni kiinnostaisi kovasti kuulla millaisia pähkäilyjä olet aiheesta pohtinut . Että mikäli vain haluat, niin valota ihmeessä lisää. Sopisi hyvin Pro-alueelle.

Kaarlo kirjoitti:Tulee usein suunniteltua vääränlainen tehoalue ja väärille kierroksille huipputehot. Se selviää sitten kokeilemalla parilla eri putkella, että millainen tehokäyrä miellyttää omaa takapuolta, ja milloin esim. kiihdytyskokeessa tulee paras aika.

Mutta useathan tekee näitä putkia muihinkin tarkoituksiin kuin siihen Yber-viritettyyn raaseriinsa, jotkut ajavat usein myös arkiajoa, jolloin tulee usein ilmi tuo turhan kapea tehoalue.

Jeps, tehoalue ja huippu kierrokset tulee suuniteltua päin persettä yleensä.

Itse lasken nyt putkea 61,4 cc powerille. Katsotaan miten naukuu.

Minulla on ongelma am6 koneen vakiopytyn kanssa, olen muuten jo putken tekoa vaille, mutta kysyisin tosta pakokanavan pituudesta.

Eli, otanko pakokanavan pituuden mitan siitä mihin asti putki työntyy pytyn sisään? Ainakin minusta tuntuisi loogiselta mitata se siitä.

Juxes` kirjoitti:Minulla on ongelma am6 koneen vakiopytyn kanssa, olen muuten jo putken tekoa vaille, mutta kysyisin tosta pakokanavan pituudesta.

Eli, otanko pakokanavan pituuden mitan siitä mihin asti putki työntyy pytyn sisään? Ainakin minusta tuntuisi loogiselta mitata se siitä.

Niin se täytyy mitata. Jos viitsisit valoittaa mullekkin sitä pituutta olisin kiitollinen =)

Sora00 kirjoitti:

Juxes` kirjoitti:Minulla on ongelma am6 koneen vakiopytyn kanssa, olen muuten jo putken tekoa vaille, mutta kysyisin tosta pakokanavan pituudesta.

Eli, otanko pakokanavan pituuden mitan siitä mihin asti putki työntyy pytyn sisään? Ainakin minusta tuntuisi loogiselta mitata se siitä.

Niin se täytyy mitata. Jos viitsisit valoittaa mullekkin sitä pituutta olisin kiitollinen =)

No tässä se tulee: 29-30mm

E: Putki olisi vain levyn leikkausta varten, ja tämä putkihan tehdään 1-1,5mm pellistä.

Itse sanoisin että 1,5mm olisi ihan hyvä kilinän estoon, mutta toissaalta se tulisi muutaman euron kalliimmaksi

Juxes` kirjoitti:
No tässä se tulee: 29-30mm

E: Putki olisi vain levyn leikkausta varten, ja tämä putkihan tehdään 1-1,5mm pellistä.

Itse sanoisin että 1,5mm olisi ihan hyvä kilinän estoon, mutta toissaalta se tulisi muutaman euron kalliimmaksi

Kiitti mitasta. Itse sanoisin että kannattaa tehdä 1mm pellistä, ei se kilinä kovin kauhea ole.

Tuli tässä mieleen, että kun sain paisuntasäiliön paksuimmaksi kohdaksi 79,3mm niin onko toi noin 8cm hyvä halkaisia paisuntasäiliöön. Tuntuu vain että olisi liian "pieni"

Millä perusteella liian pieni? No, ulkonäön kannaltahan isompi ois hienompi, mutta ei sitä kannata ruveta muuttelemaan jos tehoja haluaa. Tietenkin jos putken tekee ulkonäköseikkojen takia, niin sitten.