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Nannos Hotrod TR1 (Read 55294 times)
nanno
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Re: Nannos Hotrod TR1
Reply #20 - 24.12.15 at 13:11:28
 
So, jetzt ist endlich ein bissl Zeit und ich hab mir gedacht, ich versuche "kurz" das Prinzip von Pitot-Röhren und die Probleme von Turbo-Motoren mit Vergasern zu erläutern.

1) Vergaser
Normalerweise funktioniert ein Vergaser auf Basis des Venturi-Effekts. Das heißt, aufgrund der sich verjüngenden Form entstehen Bereiche mit höherer und Bereicher mit geringerer Gasgeschwindigkeit im Inneren. Praktisch wirkt sich das dann auch dahingehend aus, dass unterschiedliche Drücke im Vergaser herrschen. Da die Verjüngung am Eingang des Vergasers ist, erreiche ich dort eine Beschleunigung der Luft und somit herrscht im Saugrohr ein Unterdruck relativ zum Umgebungsluftdruck. Desweiteren entsteht (durch den Pitot-Effekt) ein Unterdruck in den im rechten Winkel überströmten Düsen und das Benzin wird aus den Düsen gesaugt. Soweit eine rudimentäre und sicher NICHT 100% akkurate Erklärung wie Vergaser funktionieren, aber als Gedankenmodell sollte es ausreichend sein.

2) Pitot-Effekt
Zuerst haben wir schon mal kurz betrachtet, was sich aufgrund des Pitot-Effekts in einer Düse abspielt. Ich glaube, es braucht nicht sehr viel Vorstellungskraft, wenn man sich vorstellt, wenn man einen Gegenstand direkt in den Luftstrom hält. (Kennen wir ja alle vom Motorradfahren.)
Wenn wir uns jetzt vorstellen, dass wir ein Röhrchen in die Mitte des Luftstroms setzen, dann kann man sich auch vorstellen, dass wir einerseits den Umgebungsluftdruck (Ps) in dem Röhrchen messen werden, ABER auch dass da aufgrund der vorbeiströmenden Luft noch eine dynamsiche Komponente dabei ist, die in direkter Abhängigkeit von der Geschwindigkeit (v) steht.

Dafür gibts eine Formel mit der man das ausrechnen kann (die Formel ist nach pt umgeformt und lässt außerdem die Dichte des strömenden Mediums außer Acht.
ps + .5 * r * V ^2 = pt

Der Höhenunterschied h der gegebenen Flüssigkeitssäule in der untenstehenden Grafik kann jetzt in unserem Fall auch als Druckunterschied (Überdruck) interpretiert werden.



Wie man oben sieht, geht der Radius r der Bohrung direkt in die Gleichung ein, ebenso wie die Gasgeschwindigkeit. Was obige Gleichung jetzt noch außer Acht lässt ist die Tatsache, dass aufgrund der Behinderung des Luftstroms hinter dem Pitot-Rohr ein niedrigerer Luftstrom herrscht, was in unserem Fall jetzt den Effekt des Pitot-Rohres noch verstärkt.

In diesem Fall sei mir jetzt einfach zu glauben, dass das Ergebnis keine lineare Funktion ist, sondern eine Kurve, die bei höherer Gasgeschwindigkeit (höhere Drehzahl des Turbos und damit mehr Ladedruck) progressiv ansteigt - siehe auch folgende Grafik:



3) Die Schwimmerkammer
Gehen wir jetzt einfach mal davon aus, dass das in Punkt 2 beschriebene Phänomen tatsächlich so funktioniert und wir nun plötzlich relativ zum Ladedruck der unseren Vergaser durchströmt einen leicht höheren Druck in der Schwimmerkammer erreichen, der jetzt irgendwohin will.
Damit das Benzin per se mal aus den Düsen rauskommt, müssen wir es mit einem leichten Überdruck beaufschlagen. Idealerweise machen wir das mit einem Benzindruckregler, der den Druck der Benzinpumpe auf ein Maß herunterregelt, welches nur noch leicht (Erfahrungswerte sprechen von 3-5PSI above boost-pressure) über dem Ladedruck liegt.
Gut, jetzt haben wir Sprit der aus Düsen raus will und Ladedruck und weil wir die Schwimmerkammer-Entlüftung noch nirgends angeschlossen haben, würde uns jetzt der Ladedruck herrlich aus der Schwimmerkammerentlüftung pfeifen und die Spritpumpe würde dafür sorgen, dass der Sprit gleich mitkommt. Wenn wir jetzt die Überläufe mit dem Pitot-Rohr verbinden, erreichen wir, was wir wollen - Sprit wird (mehr oder minder) kontrolliert aus den Düsen gepresst, so wie es normalerweise die Schwerkraft+Umgebungsluftdruck für uns machen würde, aufgrund des verringerten Luftdrucks im Saugrohr.

Jetzt könnte jemand anmerken: Aber wenn ich den Benzindruck weit genug raufschraube, dann brauch ich doch den ganzen Pitot-Schm*rrn nicht? Vollkommen richtig, aber jetzt kommt der Reiz der Geschichte. Wie oben schon beschrieben, ist die Druckkurve nicht linear und weil die durch den Turbo gepumpte Luft komprimierbar ist, ist die gelieferte Luftmenge ebensowenig linear. Stehen das Ladedruck-Rohr und der Durchmesser des Pitot-Rohres bzw. deren Bohrung (mehr dann unten, wo ich noch die zwei wesentlichen Bauformen von Pitot-Rohren zeige) im richtigen Verhältnis, kann ich den Ladedruck variieren, ohne jedes Mal die Vergaser umbedüsen zu müssen.

Weiter im nächsten Post.

 
 

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Re: Nannos Hotrod TR1
Reply #21 - 24.12.15 at 13:37:37
 
4) Pitot und die Hauptdüse
Jeder der schon mal selber einen Reifen mit Schlauch montiert hat, kennt das Gefühl... man plagt sich mit der Montage wie ein Volldepp und wenn man dann endlich fertig ist, kommt ein entmutigendes *pfffffft* aus dem Inneren und man weiß man darf den Spaß gleich noch mal von vorne angehen. Wenn man so ungeschickt ist, wie der Autor dieses Threads, dann können da auch schon mal mehr als nur ein Loch passieren.

Stellen wir uns also vor, wir haben zwei Löcher (eines davon groß und das andere klein im Verhältnis 3:1) in besagtem Schlauch und wir pumpen mit dem Kompressor Luft rein. Die meiste Luft wird jetzt natürlich durch das größere Loch entweichen (um genau zu sein sogar mehr als die drei-fache Menge). Wir können das jetzt auch andersrum betrachten und zwar wir das größere Loch einen wesentlich geringeren Widerstand leisten als das Kleinere.

Wenn wir uns jetzt die Haupt- und Leerlaufdüse an einem Mikuni-Gleichdruckvergaser einer 11er Virago anschaun, dann haben wir eine 125er Hauptdüse und ca. eine 40er Leerlaufdüse. Als solches sollte es jetzt nicht mehr überraschen, dass der im Pitot-Rohr erzeugte Überdruck einen wesentlich größeren Effekt auf die Hauptdüse hat, als auf die Leerlaufdüse.
Praktischerweise für uns hat die Hauptdüse bei niedrigerer Schieberöffnung auch einen geringeren Einfluss auf die Gemischbildung, als die Leerlaufdüse. Sprich, wenn wir niedrigen Ladedruck (oder annähernd 0) haben, übernimmt die Leerlaufdüse die Gemischbildung und der Druck den wir mit dem Pitot erzeugen entweicht über die Hauptdüse. Das alls führt dazu, dass der Übergang von No-boost zu boost sehr viel harmonischer funktioniert.

5) Pitot-Tube-Bauformen
Im wesentlichen unterscheiden wir zwei wesentliche Bauformen, wie oben abgebildet ein Rohr mit 90° Winkel, dessen Öffnung direkt in den Gasstrom zeigt und so den Pitot-Druck erzeugt.



Bzw. alternativ ein Rohr welches quer durch das Ladeluftrohr geht mit einer Bohrung in der Mitte um so den gewünschten Druck zu erzeugen.



Der Vorteil von Bauform #1 ist ganz klar die geringere Behinderung des Luftstroms und ein insgesamt besserer Durchsatz. Für #2 spricht die variable Anpassungsfähigkeit - größere Bohrung mehr Druck und die größere Druckdifferenz vor und hinter dem Pitot-Rohr. (Bei meiner Turbo-TR1 werde ich übrigens #2 verwenden, weil ich mir noch nicht sicher bin, ob meine Abschätzungen korrekt sind.)

6) OEM-Turbo-Vergaser (am Beispiel Mini Turbo)
Wie schon der Turboklausi angemerkt hat, gab es auch Autos mit Turbo-Vergaser und ich möchte hier den Mini Metro Turbo aufgreifen, weil der eben dezidiert KEIN Pitot-Rohr verwendet!
Ursprünglich wollte ich ein 2in1 Manifold und das Plenum aus einem Mini Turbo verwenden um genau den Eiertanz mit den Pitot-Rohren zu vermeiden.



Wie man hier sieht (im Gegensatz zum modifizierten Mini Plenum etwas weiter oben), gibt es kein Plenum und nur diese etwas eigenwillig geformte Anschlussplatte, welche einen etwas kleineren Durchlass hat, als der Vergaserdurchmesser. Dadurch staut sich die Luft und es herrscht im Plenum ein etwas höherer Druck. Die Schwimmerkammerentlüftung geht nun direkt auf die etwas kleinere Bohrung, die sich auf der linken Seite befindet und wir erreichen wieder den selben Effekt wie mit einem Pitotrohr. Der große Nachteil besteht nun darin, dass die Durchflussmenge durchaus merklich herabgesetzt wird durch den Restriktor und so vorallem die Maximalleistung stark begrenzt ist.

Einen weiteren Post erlaub' ich mir noch zu dem Thema und dann lass' ich es gut sein, denn das will ja sonst kein Mensch mehr lesen.  Grin

 
 

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Re: Nannos Hotrod TR1
Reply #22 - 24.12.15 at 13:50:53
 
7) Einspritzanlagen
Anders als ein Vergaser ist eine Einspritzanlage nicht mehr vom durch den Motor und der Bauform des Gehäuses entstehenden Unterdrucks abhängig, sondern generiert die Einspritzmenge auf Basis einiger sehr einfacher Formeln bzw. fix vorgegebener Werte. Als solches ist es auch nciht verwunderlich, dass eine Einspritzanlage egal welcher Bauform sehr viel eleganter auf unterschiedliche Druckverhältnisse im Einlassbereich reagieren kann.

Nehmen wir nun den praktischten und einfachsten Fall her: Die Mega- bzw. Microsquirt-Einspritzanlage. Die nötigen Daten um zündfähiges Gemisch zu erzeugen:
* Drehzahl
* MAP (Manifold absolute pressure - Saugrohrdruck)
* Boost (Ladedruck)
* Lambda (Gemischzusammensetzung)
* Drosseklappenstellung
* Motortemperatur in irgendeiner Form (das kann sein IAT (Inlet Air Temperature), IHT (Inlet Head Temperature) oder Kühlwasser- bzw. Öltemperatur oder natürlich eine Kombination aus beidem)
* Nockenwellen-
* Kurbelwellenposition (die letzten beiden um die Zündung gleich in einem Aufwasch mitzumachen)

Wenn ich nun eine Zündbox wie eine MS verwende, kann ich der Einfachheit halber mal die bereits hier von der Ignitech-Zündung bekannten Kurven als Basis hernehmen und dann mit einer Basismap basierend auf einem bestimmten Ziel-Lambdawert die Zündung hintrimmen. Da ich das komplette Motorlogging per Laptop mitmache bzw. MS in neueren Form sogar (begrenzt) selbstlernend ist, kann ich durch "ein bissl rumfahren" die Abstimmung der Einspritzanlage auf den Motor vornehmen. In den aktuellen MS-Varianten ist auch schon eine Korrektur der Fueling-Maps im Verhältnis zum Ladedruck vorgesehen, was die Sache schon fast unanständig einfach macht. Außerdem ist die Abstimmungsgenauigkeit nur noch von der Auflösung (Schaltgeschwindigkeit bzw. Öffnungsdauer der Einspritzdauer und des Speichers in der MS) abhängig, was bedeutet ich kann den Motor im Prinzip beliebig genau abstimmen und zB Vorgeben, dass ab 3456U/min und 51% Drosselklappenöffnung ich eine andere Kennlinie fahren möchte...

Wie das in der Praxis aussieht? Darüber kann ich dann hoffentlich im Sommer berichten, wenn ich mich selber an die Sache mit der Megasquirt ranwage.

Ich hoffe, ich hab ein paar Fragen klären können und nicht allzuviele Neue aufwerfen.




Ein paar Kleinigkeiten: Obige Formeln bzw. Gedankenmodelle sind nach bestem Wissen und Gewissen zusammengestellt, stellen aber nur Modelle zur besseren Erklärbarkeit dar und sind als solches sicher nicht im Detail wissenschaftlich haltbar, die Grundprinzipien sollten aber weitestgehend stimmen. Alle Bildrechte liegen bei den jeweiligen Eigentümern der betreffenden Seite und wurden nur zur Veranschaulichung der Inhalte herangezogen und nicht um irgendwelche gewerblichen Interessen zu verfolgen.

Oh und... frohe Weihnachten.  Smiley

LG,
Greg


 
 

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Turboklausi
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Re: Nannos Hotrod TR1
Reply #23 - 24.12.15 at 14:09:37
 
Hehe, Sauber erklärt, aber das wird jede Menge Abstimmarbeit. Vor allem die Feinkalibrierung des Pivotrohranschlusses im Durchmesser, wird etwas Arbeit.  Ich habe solch eine Feinkalibierung der Druchflussmenge mittels einer "Daumenschraube" realisiert.  Ist so ähnlich wie die Dämpfung der Unterdruckuhren zum Synchronisieren zu verstehen. Man drückt mit einer Rändelschraube auf einen durch einen Stellring geführten Schlauch, und kann so den Durchlass nach Belieben minimieren. Ich versuche mal die Doktorarbeit eines Kollegen aus dem Fuego Turbo Forum aus zu graben, da wurde ein  R21 Turbomotor mit Biturbo verbaut, der die Druckvergaser des Fuego Turbo verwendete. Eine Einspritzung wäre auch möglich gewesen, aber so war der Aufwand ein geringerer.....

Wir werden die Ausführungen aufmerksam verfolgen Smiley

Viel Erfolg!

Gruß aus der Eifel

Klaus

 
 
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1kickonly
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Re: Nannos Hotrod TR1
Reply #24 - 24.12.15 at 14:14:50
 
Dochdoch, mach nur weiter mein Lieber! Ich höre und staune. (dazusagen kann ich halt net viel Roll Eyes)

Aber jetzt erst einmal ein schönes Weihnachtsfest!

GLG
Alex

 
 
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Re: Nannos Hotrod TR1
Reply #25 - 24.12.15 at 18:55:15
 
@Turboklausi:
Ich nehme mal an, dass der Fuego aber schon etwas herzhaft Ladedruck gekriegt hat und auch entsprechend dicke Ladeluftrohre hatte. Das alles macht die Pitot-Rohre viel sensibler. (denke ich) Dass es Abstimmungsarbeit wird, steht außer Frage, drum auch die Entscheidung für ein querliegendes Pitot-Rohr. Ein Loch ist schnell aufgebohrt bzw. zugeschweißt, solange bis es passt.  Wink

So und weil sich nur vom Theorie niederschreiben noch nie ein Motorrad gebaut hat, hab ich mich heute ein bissl drum gekümmert, dass was weitergeht. Bitte das originale 5A8-Heck ignorieren, da kommt ein sehr viel kleinerer und leichterer Heckrahmen dran.




 
 

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Mr.Frost
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Re: Nannos Hotrod TR1
Reply #26 - 25.12.15 at 19:37:34
 
Hey Greg.
Danke für demn ausführlichen Exkurs in Sachen Turboaufladung. Ich kann zwar Motor, aber Turbo ist ist schon ein Thema (oder eine ganze Themenreihe) für sich.
Schreib bitte weiter wenn Dir danach bist!
Ich denke, ich bin nicht der einzige Wissenshungrige!

Morgen gibt's erst mal Feiertags-schrauben...
Rohes Weihnachtsfest!


 
 

Glück auf!

Volker


Ein Motorrad kann nie zweizylindrig genug sein!

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Gott schütze mich vor Sturm und Wind
und Dingen die von Apple sind!
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Hollywood
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Re: Nannos Hotrod TR1
Reply #27 - 26.12.15 at 09:17:58
 
Respekt und Chapeau !!!.
Das war mal ne interessante Morgenlektüre.
Werde mich weiter als Mitleser beteiligen  Cool

Wünsche VIEL ERFOLG !

Grüsse
Hollywood

 
 
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Re: Nannos Hotrod TR1
Reply #28 - 29.12.15 at 18:57:15
 
Ladeluftrohre abgelängt und gefühlt 1000 unsichtbare Sachen gemacht.
(Kabelbaum verlegen, Schrauben putzen, Halterungen für den Ladeluftkühler ent- und dann wieder verwerfen, Kleinteile besorgen...)





Hoffentlich gibts morgen dann mehr zum Herzeigen.

 
 

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Re: Nannos Hotrod TR1
Reply #29 - 30.12.15 at 09:50:22
 
Grin Grin Grin ..... Greg ... Du bist IRRE  Grin .... das sieht so schräge aus, eine Tr1 mit Kühler Vorne  Grin

 
 
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