Datalogger 2: MAP + open filters

[jkoehorst]

Omdat ik me altijd al afvraag waarom de open filters op mijn brik veel laagtoerig koppel opleveren maar weinig bijdragen bovenin ben ik eens gaan meten.

Wat heb ik gedaan:
Luchtdruksensor geplaatst op 1 inlaatkanaal van mijn brik (GS550 '79 met 4 gasschuifcarbs en 4 konische filters). De luchtdruk heb ik 1000 keer per seconde gemeten en dat in een grafiekje gegooid (Excel).

Ik heb 2 metingen gedaan. De eerste is tijdens warmdraaien van de motor met 1500tpm en gesloten gasschuiven. De 2e meting is met volledig geopende gasklep bij 7500tpm (ongeveer maximum koppel).

Het idee was om zo hopelijk zo een beeld te krijgen van de pulserende luchtdruk in de inlaat.

 

[SL1000]

piccie???

 

[jkoehorst]

Dit is de stationair draaiende motor, je ziet duidelijk de inlaatslag die een vacuum produceert en een lichte piekjes (door de luchtstroom die tot stilstand komt?).

 

[jkoehorst]

Hier is de interessante meting: 7500tpm volgas.
Dit resultaat verbaasde mij behoorlijk!

Je ziet nog steeds de vacuumdip van de korte felle inlaatslag en direct daarna schommelt de druk (met gesloten inlaatklep dus) stevig op en neer op een veel te hoge frequentie.

Nu nog een mooie truuk verzinnen om die eerste positieve drukpuls gelijk te leggen met de volgende inlaatslag (250mBar voor het grijpen! ).

Iemand idieen? (mini 2-takt expansieuitlaat op de inlaat monteren?)

 

[jkoehorst]

Weinig te vinden op internet (en in de bieb) over dit onderwerp. Heeft iemand toevallig wat theoriestof over dit pulserende verschijnsel en de afstelling daarvan .

 

[DaBit]

Zoek eens een boek over hoogfrequenttechniek (elektronica), en vervolgens het luidspreker-bouwboek van Elektuur.

Dat elektuur-boekje kun je gebruiken om een mechanisch (lucht)veersysteem om te rekenen naar het elektrische equivalent (net zoals je een netwerk van weerstanden, condensatoren en spoelen om kunt rekenen naar een veersysteem). Dan ga je inlaatkelkjes zien als impedantietransformatoren, en ruimtes als resonerende RLC kringen.

Vervolgens kun je de keiharde en goed uitgewerkte wiskunde in het HF boek gebruiken om het door te rekenen. Reflecties aan het einde van een elektrische transmissielijn verschillen vrijwel niks van reflecties in een buis gevuld met gas (lees: inlaatspruitstuk). En van een veer-massa systeem is een prima RLC equivalent te verzinnen.

Het is een omweg, maar als beloning krijg je gratis tools waarmee je kunt rekenen (SPICE bijvoorbeeld), en goed uitgewerkte wiskunde waar je wat mee kunt. Elektronica is toch een wat exactere en wijder verbreide wetenschap dan uitlaat/inlaatontwerp.

Ik heb het slechts eenmaal geprobeerd met een simpele dunne-dikke-dunne 2-takt uitlaat, en die had de koppelpiek geen 300 toeren van de voorspelde piek liggen. Alleen bleef mijn mechanische vaardigheid achter bij de handigheid met de rekenmachine.

 

[SL1000]

't moet toch logisch te bereken zijn. heb zo iets wel met mijn opleiding ia gehad...

eigenlijk is dit wel verlijkbaar met een geluidsgolf die zich voortbeweegt, en die je wilt dempen. je zou toch moeten kunnen berekenen hoe groot de luchtkamer voor de inlaat zou moeten worden. en als je dan de flow weet dan kun je ook de lengte van de kamer berekenen of zoiets.

'k zal weer eens in me studieboeken moeten duiken daarvoor. zal eens ff zoeken als ik daar zin in heb

 

[jkoehorst]

'Orgelpijp' is de truuk!

DaBit, bedankt voor de tip .


Met volledig geopende gasklep is het gewoon een orgelpijp. Vanaf de inlaatklep die de lucht in beweging brengt en dan door de carb naar het filter de buitenlucht in. Met de lengte is dan dus de resonantiefrequentie af te stellen.

In de grafiek is te zien dat het systeem nu resoneert met 3 periodes per 10ms, dus 3,33ms per periode = 303Hz.

Als ik hem dus wil afstellen op 8500tpm moet de resonantiefrequentie dus 70Hz worden (is ook te zien in de grafiek, resonantiefrequentie moet met een factor 4 omlaag om samen te vallen met de volgende inlaatpuls).


EDIT:

De 'orgelpijp' is nu 18 cm lang (vanaf de inlaatklep tot het filter). Dit maal 4 levert dus een benodigde inlaatlengte op van 18cm x 4 = 72cm (beetje lang voor mijn gevoel).
Dus een stuk buis tussen mijn filters van 0,5m zou de truuk moeten doen. Dat is nog wel makkelijk te testen .

 

[TZ750 Owner]

Heel resonantieverhaal...

Hmm, als ik dit zo lees en het door- c.q. terug vertaal richting electronica (met name lc netwerken en overtoonkristallen) ben ik toch wel benieuwd of in dit verhaal de harmonischen van de staande golf ook nog een rol spelen, m.a.w. zou dit verhaal ook opgaan als je de aanzuigbuis 1/3 van de theoretische lengte zou geven.(3e harmonische). Een in de lengte verstelbare buis (trombone ipv orgelpijp ) zou je heel wat informatie kunnen geven.

Just a thought...

 

[SuperKris]

Gaaf spul!

hulde dat je het allemaal kan!

 

[DaBit]

'Orgelpijp' is de truuk!

Hmm, is dat zo? Mij lijken orgelpijpen altijd rijkelijk groot voor de toon die ze produceren, dus ik denk dat daar meer meespeelt. Grootte van het ding dat de luchtstroom in trilling brengt om de toon te bepalen, en een langer stuk pijp als impedantietransformator om de lage impedantie van de trilling aan te passen aan de buitenlucht. Maar als dat zo zou zijn, dan zou ik verwachten dat ordels exponentiele pijpen zouden hebben.

Hmmz...

Met de lengte is dan dus de resonantiefrequentie af te stellen.

Dat zowiezo.

In de grafiek is te zien dat het systeem nu resoneert met 3 periodes per 10ms, dus 3,33ms per periode = 303Hz.

Is dat zo? Als je de pijp los wil testen zul je toch met een luidsprekertje en microfoontje moeten werken.

Als ik hem dus wil afstellen op 8500tpm moet de resonantiefrequentie dus 70Hz worden (is ook te zien in de grafiek, resonantiefrequentie moet met een factor 4 omlaag om samen te vallen met de volgende inlaatpuls).

Kweenie. Je inlaatpijp is in feite 2x zo lang. Inlaatslag produceert onderdruk; deze golf plant zich voort met circa de geluidssnelheid richting einde inlaatkelk en reflecteert daar.

 

[TZ750 Owner]

De grote spelbreker in het inlaattraject is volgens mij de gasschuif c.q. gasklep.
Als de carburateur niet volledig openstaat zal deze een sterkere reflectie opwekken dan de opening van het inlaattraject. Er zal m.i meer winst te halen zijn aan de uitlaatkant omdat je daar kunt afstellen op de klepoverlap waardoor je toch hetzelfde effect aan de inlaatkant krijgt, met het bijkomende voordeel dat je niet gelijk plaatsgebrek hebt.


@TS: De piekjes die je bij lage toeren ziet vallen samen met het ontstekingspunt van je mengsel en worden waarschijnlijk veroorzaakt door het niet 100% afdichten van de inlaatklep totdat de druk in de verbrandingskamer genoeg gestegen is . Let hierbij vooral op de steile flank van deze piekjes.
Vraag: wat is de samplingrate waarmee je hebt gewerkt?

p.s. leuk topic

 

[jkoehorst]

...
Hmm, als ik dit zo lees en het door- c.q. terug vertaal richting electronica (met name lc netwerken en overtoonkristallen) ben ik toch wel benieuwd of in dit verhaal de harmonischen van de staande golf ook nog een rol spelen, m.a.w. zou dit verhaal ook opgaan als je de aanzuigbuis 1/3 van de theoretische lengte zou geven.(3e harmonische). Een in de lengte verstelbare buis (trombone ipv orgelpijp ) zou je heel wat informatie kunnen geven.

Just a thought...

Ik zie nu ook waarom in lengte verstelbare inlaattrajecten best wel zin hebben. Omdat die resonantiefrequentie praktisch niet veranderd zul je bij een stijgend toerental afwisselend steeds een piek en een dip tegenkomen. Dit effect merk ik nu ook al een beetje (bij 7000tpm zit een piek, en ergens bij 9500tpm nog een).
Met een 'trombone' ( ) kun je idd altijd de piek op het juiste moment houden .

Je zou misschien ook een lang inlaattraject 'lek' kunnen maken met een elektronisch gestuurde klep ofzo, lekker simpel.

 

[jkoehorst]

...
Hmm, is dat zo? Mij lijken orgelpijpen altijd rijkelijk groot voor de toon die ze produceren, dus ik denk dat daar meer meespeelt. Grootte van het ding dat de luchtstroom in trilling brengt om de toon te bepalen, en een langer stuk pijp als impedantietransformator om de lage impedantie van de trilling aan te passen aan de buitenlucht. Maar als dat zo zou zijn, dan zou ik verwachten dat ordels exponentiele pijpen zouden hebben.

Hmmz...
...

Een orgelpijp is gewoon een resonantiekamer voor een bepaalde frequentie, alle frequenties die ernaast liggen worden niet versterkt.

...
Is dat zo? Als je de pijp los wil testen zul je toch met een luidsprekertje en microfoontje moeten werken.
...

Volgens mij niet, doordat de motor een schop tegen de inlaatdruk geeft en het daarna weer met rust laat trilt het systeem op zijn eigen frequentie.

...
Kweenie. Je inlaatpijp is in feite 2x zo lang. Inlaatslag produceert onderdruk; deze golf plant zich voort met circa de geluidssnelheid richting einde inlaatkelk en reflecteert daar.
...

daar zit wat in, dus met een 4 keer zo lang inlaattraject zou ik 2 keer dezelfde golf hebben staan i.p.v. 1 keer.

 

[jkoehorst]

De grote spelbreker in het inlaattraject is volgens mij de gasschuif c.q. gasklep.
Als de carburateur niet volledig openstaat zal deze een sterkere reflectie opwekken dan de opening van het inlaattraject. Er zal m.i meer winst te halen zijn aan de uitlaatkant omdat je daar kunt afstellen op de klepoverlap waardoor je toch hetzelfde effect aan de inlaatkant krijgt, met het bijkomende voordeel dat je niet gelijk plaatsgebrek hebt.
...

Dat is natuurlijk zo . Maar ik heb niet zoveel zin om mijn uitlaat lek te boren voor een 2e sensor.
Heb je toevallig een idee wat voor drukken daar heersen? Ik denk dat een paar bar wel normaal is (mijn sensor gaat maar tot 1,7bar absoluut (0,7bar overdruk), tijd om weer eens een bezoekje te brengen aan de autosloop ).

...
@TS: De piekjes die je bij lage toeren ziet vallen samen met het ontstekingspunt van je mengsel en worden waarschijnlijk veroorzaakt door het niet 100% afdichten van de inlaatklep totdat de druk in de verbrandingskamer genoeg gestegen is . Let hierbij vooral op de steile flank van deze piekjes.
Vraag: wat is de samplingrate waarmee je hebt gewerkt?

p.s. leuk topic

Dat zou best wel eens kunnen , ik heb al wel een half uur zitten kijken wat het was maar kon er niet achter komen. Klepspeling heb ik goed staan, maar toch maar weer eens controleren.

Samplefrequentie is nu 1kHz, veel te laag voor dat hoogtoerige spul (is ook te zien aan de grafiek, pulsen zijn niet allemaal gelijk terwijl ze dat werkelijk wel zijn). Ik was er vanuit gegaan dat ik alles wou kunnen meten vanaf stationair. Binnenkort die samplefrequentie maar eens naar 2 of 5kHz brengen, dan hebben we wat mooiere plaatjes (max=20kHz).

Ik weet nu ook waarom het motortje niet meer zo best trekt bij 9000tpm, werkelijk zit ik dan al op 10500tpm (gisteren gemeten, tijd om de teller ook eens na te kijken).

 

[dr.Bral]

Heb je toevallig een idee wat voor drukken daar heersen? Ik denk dat een paar bar wel normaal is (mijn sensor gaat maar tot 1,7bar absoluut (0,7bar overdruk), tijd om weer eens een bezoekje te brengen aan de autosloop ).

Ik denk dat in een goeie uitlaat de meeste tijd onderdruk heerst zodat ie bij de overlap het verse mengsel als het ware helpt aanzuigen door de kop heen........

 

[TZ750 Owner]

Dat is natuurlijk zo . Maar ik heb niet zoveel zin om mijn uitlaat lek te boren voor een 2e sensor.
Heb je toevallig een idee wat voor drukken daar heersen? Ik denk dat een paar bar wel normaal is (mijn sensor gaat maar tot 1,7bar absoluut (0,7bar overdruk), tijd om weer eens een bezoekje te brengen aan de autosloop ).

Ik weet eigenlijk niet of je dit wel met een druksensor zou moeten doen, misschien is een microfoontje in de een of andere opstelling op de uitlaat wel voldoende. Als je het dan opgenomen geluid door een spectrumanalyzer heenstuurd (genoeg te vinden als free of shareware) zou je ook een aardig beeld moeten kunnen krijgen wat zich daar afspeeld.

Ik weet nu ook waarom het motortje niet meer zo best trekt bij 9000tpm, werkelijk zit ik dan al op 10500tpm (gisteren gemeten, tijd om de teller ook eens na te kijken).

Zoiets dacht ik gisterenavond ook al, toen ik de grafiek zat te bekijken kwam ik op iets van 1400 toeren ipv de vermelde 1500.

 

[Vmaxxx]

'Orgelpijp' is de truuk!

DaBit, bedankt voor de tip .


Met volledig geopende gasklep is het gewoon een orgelpijp. Vanaf de inlaatklep die de lucht in beweging brengt en dan door de carb naar het filter de buitenlucht in. Met de lengte is dan dus de resonantiefrequentie af te stellen.

In de grafiek is te zien dat het systeem nu resoneert met 3 periodes per 10ms, dus 3,33ms per periode = 303Hz.

Als ik hem dus wil afstellen op 8500tpm moet de resonantiefrequentie dus 70Hz worden (is ook te zien in de grafiek, resonantiefrequentie moet met een factor 4 omlaag om samen te vallen met de volgende inlaatpuls).


EDIT:

De 'orgelpijp' is nu 18 cm lang (vanaf de inlaatklep tot het filter). Dit maal 4 levert dus een benodigde inlaatlengte op van 18cm x 4 = 72cm (beetje lang voor mijn gevoel).
Dus een stuk buis tussen mijn filters van 0,5m zou de truuk moeten doen. Dat is nog wel makkelijk te testen .

Een orgelpijp van 18cm resoneert op 950Hz, dus de trilling die je ziet is geen resonantietrilling. Wat mij opvalt in de grafiek van 7500rpm is dat je 1 flinke vacuumdip ziet bij de inlaatslag en daarna nog precies 3, steeds minder diep wordende vacuumdips. Ik denk dus dat bij 7500rpm er zoveel lucht naar binnen wordt gezogen, dat in de omgeving van de inlaat ook onderdruk ontstaat. Als ik het goed zie zuigen de 4 inlaten hun lucht uit dezelfde airbox. Als de tweede inlaatpoort opent, ontstaat onderdruk in de airbox die je via de eerste inlaat meet. Hoe verder de geopende inlaat van de gemeten inlaat verwijderd is, hoe minder diep de vacuumdip die je meet. Je ontstekingsvolgorde zal ook wel 1-2-3-4 zijn en niet iets van 1-3-2-4.

Zet er een turbo of compressor op, dan heb je altijd genoeg inlaatdruk. Maar dan heb je weer narigheid met de vlotterkamers ed. (zie andere thread).

succes,

martijn

 

[Menuw]

Zet er een turbo of compressor op, dan heb je altijd genoeg inlaatdruk. Maar dan heb je weer narigheid met de vlotterkamers ed. (zie andere thread).

Hiermee leg je het totale drukniveau hoger (=goed ), de pulsaties blijven in pricipe gewoon hetzelfde optreden hoor.

 

[jkoehorst]

Hiermee leg je het totale drukniveau hoger (=goed ), de pulsaties blijven in pricipe gewoon hetzelfde optreden hoor.

Niet helemaal, de luchtdruk veranderd en dus ook je resonantiefrequentie.

 

[jkoehorst]

...
Een orgelpijp van 18cm resoneert op 950Hz, dus de trilling die je ziet is geen resonantietrilling.
...

Hij lijkt er anders verdacht veel op, in elke grafiek die ik maak zie ik hem terug en het is ook overal met dezelfde frequentie.

Deze orgelpijp werkt met lucht die verzwaard is met een benzinenevel en heeft geen regelmatige vorm, misschien kan het daar aan liggen?

...
Wat mij opvalt in de grafiek van 7500rpm is dat je 1 flinke vacuumdip ziet bij de inlaatslag en daarna nog precies 3, steeds minder diep wordende vacuumdips. Ik denk dus dat bij 7500rpm er zoveel lucht naar binnen wordt gezogen, dat in de omgeving van de inlaat ook onderdruk ontstaat. Als ik het goed zie zuigen de 4 inlaten hun lucht uit dezelfde airbox. Als de tweede inlaatpoort opent, ontstaat onderdruk in de airbox die je via de eerste inlaat meet. Hoe verder de geopende inlaat van de gemeten inlaat verwijderd is, hoe minder diep de vacuumdip die je meet. Je ontstekingsvolgorde zal ook wel 1-2-3-4 zijn en niet iets van 1-3-2-4.
...

Nee, 4 carbs + 4 losse filters die in de buitenlucht uitkomen. Met een lager toerental zie je ook 5 pulsen na de 1e inlaatpuls omdat er dan meer tijd tussen zit.

 

[jkoehorst]

Ik denk dat in een goeie uitlaat de meeste tijd onderdruk heerst zodat ie bij de overlap het verse mengsel als het ware helpt aanzuigen door de kop heen........

Ik hoop het. Ik kan natuurlijk ook een aftakking maken van 1 uitlaatbocht en dan met een dunne buis naar de sensor zodat het allemaal een beetje gedempt word. Ik probeer te voorkomen dat een uitlaatpuls van een paar bar mijn sensortje om zeep helpt (geen idee wat het dingetje kan hebben, in elk geval loopt het signaal vast bij 1,7bar en is hij bestand tegen 1,2bar).

 

[jkoehorst]

Hier nog een plaatje van rustig accelereren bij 4000tpm en een beetje gas, in dit gebied loopt de motor het best.

Je ziet nog steeds diezelfde resonantie terug maar inderdaad veel meer gedempt (door de gasschuif die bijna dicht zit?).

 

[jkoehorst]

En dan nu: Brik met trombone-inlaat!

Heb ik er net even opgeprutst met echt brikkentape+tie-wraps. De lengte is nu 20cm en hij uit te rekken tot 50cm. De diameter is 40mm wat exact overeenkomt met de aansluiting op de carb ( ). Er zitten hele lichte ribbeltjes in, maar ach een golfbal is ook niet vlak .

Alleen de 1e carb heeft deze inlaat, de winkel had maar 1 zo'n buis op voorraad.

Als ik wegrij vanuit stilstand en passeer de 2000tpm komt er een heel bizar plop-plop-plop geluidje uit dat luchtfilter. Echt een heel vreemd geluid, nog nooit eerder gehoord.

 

[jkoehorst]

En natuurlijk het bijbehorende plaatje.

De motor had een verschrikkelijke dip bij 6500tpm, alsof de afstelling veel te arm stond (over de 'wet van murphy' gesproken: Batterijtje van het display van mijn lambdasonde is net nu leeg, heb ik 2 jaar mee rondgereden ).
Daarboven ging het goed vlot verder en het plaatje is achteraf gezien op 7400tpm uit gekomen (opnameknop los in de hand ), komt toch mooi overeen met die vorige meting .

Helaas kan ik maar 1 meting per rit doen omdat er een beetje primitieve software in mijn computertje zit. Daar ga ik dus nu wat aan verbeteren.
Ik maak morgen nog een plaatje met een inlaatverlenging van 50cm maar vanavond ga ik eens kijken wat deze laatste waarden nou precies betekenen.