In het thema "niet beginnen met de motor uit elkaar halen zodat niet al m'n geld de deur uit vliegt." Ben ik maar vast begonnen met het onderzoeken van een vrij cruciaal element van de motor,
de uitlaat headers. Gezien ik de motor in een N/A configuratie wil laten draaien is het essentieel om de uitlaat headers goed op lengte te tunen voor de RPM doelen die ik wil behalen. Dit wordt best een flinke post dus houd je vast :)
De theorieHiervoor benodigt te weten is het concept "exhaust scavenging". In het kort is dit het tunen van de lengte van de uitlaat zodat de drukgolven die ontstaan helpen nieuwe verse lucht in -- en oude uitlaatgassen uit de motor te vervoeren; Dit gebeurt doordat wanneer de uitlaatpuls een grotere ruimte inkomt (bijvoorbeeld de collector) er een negatieve drukgolf ontstaat welke zich terug de uitlaat inverplaatst, deze drukgolf "trekt" als het ware de uitlaatgassen met zich mee naar buiten. Met de correcte timing is het mogelijk om te zorgen dat deze puls (met een intake/uitlaat overlap) helpt met het naar binnen trekken van nieuwe lucht!
Rekenen maarDe drukgolf verplaatst zich met de snelheid van het geluid, dit is in normale droge buitenlucht ~343 m/s. Helaas zijn uitlaatgassen iets heter en kan er niet gerekend worden met dit basis getal. De volgende formule geeft de snelheid van het geluid bij een bepaalde temperatuur in (droge) lucht:
C = sqrt((γ*R*T)/M)Dit komt er op neer dat na het invullen en versimpelen van de waardes voor gewone lucht de volgende formule gehanteerd kan worden:
Cair(m/s) = 331.3*sqrt((1 + Temperatuur(K))/273.15)dit gooien we natuurlijk om even makkelijk te doen in excel voor de volgende tabel;
Om vervolgens te berekenen wat voor een lengte uitlaat we willen hebben kunnen we dus op basis van de frequentie (rpm -> hz) waarvoor we willen tunen en de snelheid van geluid (m/s) berekenen hoe lang de headers moeten zijn. Deze lengte is in de basis eigenlijk de golflengte / 2 (de drukgolf moet naar de uitlaat, en vervolgens moet de negatieve drukgolf terugkomen). worden met een stuk minder uitlaatlengte.
Vervolgens nemen we de 2e, 3e of 4e Harmonische van de golflengte voor deze lengte aangezien deze bijna net zon sterke negatieve druk geven en gehaald kunnen en delen we deze door 2;
Rotaries & uitlaat hitteNa wat onderzoek te doen kwam ik er achter dat wankelmotoren tussen de 870 en 1100 Graden uitlaatgas kunnen hebben (afhankelijk van uitlaat poort configuratie, toeren, idle is een stuk koeler etc.) Daarom heb ik na wat onderzoek en temperatuurdata van een aantal toerentallen een curve samengesteld waarmee de uitlaat temperatuur geschat kan worden (echt niet wetenschappelijk dit meer maar geeft wel goede inzichten).
Door dit samen te voegen met de vorige formules krijgen we de volgende tabel en grafiek;
Andere punten.Voor de uitlaat zijn ook nog een paar andere dingen relevant maar welke niet direct impact hebben op de header lengte;
- De middelste poort is gedeelt tussen de twee rotors en kan hierom roet in het eten gooien, waarschijnlijk ga ik deze dus ook sluiten zodat mijn scavenging effect blijft werken.
- De rest van de uitlaat lengte is ook belangrijk, deze pak ik later op maar waarschijnlijk kan ik data hieruit gebruiken.
ConclusieUiteindelijk kan ik hieruit opmaken dat voor mijn doel van 10-11 k rpm ik een uitlaat header lengte nodig heb van ~50cm. De berekeningen hier zijn nog zeer naïef maar het is een goed begin :) Mijn google sheets document kan
Hier gevonden worden.
bronnen ofzo, idk ik ben geen wetenschapper;Een paar bronnen welke ik gebruikt heb,
-
Omnicalculator-
LMS-Engineering-
Why this v12sounds not like an average supercar (video van waar uit ik de inspiratie kreeg om dit nu al op te pakken)
- Scientific design of exhaust and intake systems (Philip H. Smith , John C. Morrison)
Anyway, dat was t voor nu, dacht als ik de notities toch heb kan ik ze net zo goed delen :)