Tuiskeen C4 LT4 Turbo

[barum]

Järkevä turvamarginaali on venttiilijousien mitoituksen osalta esim. Katechin mukaan katukoneessa vähintään 800 rpm (kierrostenrajoitin vs. milloin koneisto lähtee lapasesta) ja kisakoneissa 1000 rpm tai enemmän. Lisäksi venttiilijouset on pakko mitoittaa myös venttiilejä avaamaan pyrkivät paine-erot huomioiden ja näiden merkitys on turbokoneissa vaparia selvästi suurempi. Suurin nokan ja painimen välissä vaikuttava voima esiintyy venttiiliä avattaessa ja suljettaessa ollen n. +/-40 astetta maksiminoston molemmin puolin (nokka-akselin asteina). Nokan profiililla on usein jousivoimaa suurempi merkitys rasitusvoimiin.

Näkisin, ettei kierrosluvun laskulla saavuteta katukäytössä merkittävää luotettavuuden parantumista, varsinkaan kun siellä vietetään hyvin marginaalinen osa käyttöajasta.

Heinz Schenk (Graz, Itävalta), joka on rakentanut Keski-Euroopan rata- ja siviilikäyttöön paljon koneita mm. vetteihin, lähettää pyörivät puntitettavaksi Englantiin (tai ainakin lähetti ennen brexittiä), väittävät tehtäväksi 0,1 g tarkkuudella. Toki Heinz käyttää aikaa myös laakeroinnin osalta, että pääsee short blockin osalta tilanteeseen, jossa alakerta pyörii melko herkästi, 15..18 Nm vääntömomentilla.

Kuten Tuiske totesikin, kiertokankien osalta vääntö paljon merkittävämpi tunnusluku ahdetussa koneessa kuin teho. Huippuvääntö voi olla tällaisessakin koneessa 2..2,5-kertainen vakiokoneeseen verrattuna, reilummin ahdetuissa 3,5..4-kertainen. Sekä tehollinen keskipaine, että sylinterissä esiintyvä maksimipaine lienevät liki samassa suhteessa vakiokonetta korkeampia, eli myös kiertokankeen kohdistuu samassa suhteessa kohonnut, puristava voima. Vaikka peukalosääntöjä I- vs H-profiilin veiveille näkee, parasta on yrittää löytää kokemusperäistä tietoa vastaavista koneista etenkin kun bujdetti asettaa rajoituksia.

[kipi79]

Originally Posted by Pekka Berkeles

Millaisista toleransseista tuossa tapauksessa voisi olla kyse?

Öljyrenkaat on kuitenkin siellä, mutta jos vaikka vapisevalla kädellä männänrenkaiden päittäisvälys lipsahtaa 20% yli valmistajan kaavan, lieneekö tuolla vielä vaikutusta öljynkulutukseen?

Terv. VAG_n TFSI...nojoo...:

https://www.apu.fi/artikkelit/maahan...nain-korjataan

Ei se 20% varmaan muuta asiaa kauheasti suuntaan tai toiseen.

Noissa uudemmissa koneissa on yleensä männän ja sylinterin välys hyvin pieni ja kaikki männässä olevat renkaat todellä ohuita ja low-drag mallisia. Aiemmin joissakin koneissa oli vastaavia ongelmia ihan siitä syystä että pieni karstamäärä rengasurassa sai renkaat jämähtämään paikoilleen, eikä tiivistymistä tapahtunut koko renkaan matkalla ollenkaan.

[kipi79]

Originally Posted by barum

Kuten Tuiske totesikin, kiertokankien osalta vääntö paljon merkittävämpi tunnusluku ahdetussa koneessa kuin teho. Huippuvääntö voi olla tällaisessakin koneessa 2..2,5-kertainen vakiokoneeseen verrattuna, reilummin ahdetuissa 3,5..4-kertainen. Sekä tehollinen keskipaine, että sylinterissä esiintyvä maksimipaine lienevät liki samassa suhteessa vakiokonetta korkeampia, eli myös kiertokankeen kohdistuu samassa suhteessa kohonnut, puristava voima. Vaikka peukalosääntöjä I- vs H-profiilin veiveille näkee, parasta on yrittää löytää kokemusperäistä tietoa vastaavista koneista etenkin kun bujdetti asettaa rajoituksia.

Kiertokankien pultit joutuvat suurimmille rasituksille pakotahdin ja imutahdin välissä, kun mäntä vaihtaa suuntaa, ilman että päälipuolella on juurikaan painetta hidastamassa pysähtymistä. Tuolloin koko männän ja kiertokangen massa x kiihtyvyys kohdistuu kangenpultteihin.

Ahdetussa moottorissa palopaineen huippuarvo ei kasva kovin merkittävästi tehokkaaseen vapaastihengittävään, vaan suurin muutos paineessa on huippupaineen jälkeen, paine pysyy korkeamapa pakoventtiilin aukeamiseen asti. Tuo saa aikaan myös kohonneen keskipaineen.

En näkisi sitä kangen nurjahdusriskiä kovin suurena, ellei säädöissä ahnehdita ja ennakkoa säädetä niin isoksi, että paine kasvaa ennen YKK:ta liian isoksi. Ihan ensin olisi tietysti hyvä varmistaa olisiko se H-profiilikanki oikeasti yhtään parempi vaihtoehto tuohon?

[Tuiske]

Selvittelin vähän venttiilinjousi asiaakin, että minkäs kokoset ne nykyiset on. Perimätiedon mukaan koneessa olisi paikallaan Comp Cams #249-978-16 jouset ja ainakin ulomman jousen ulkohalkaisija ja langan paksuus täsmää, eli on ne juuri ne. Näyttää siltä että nämä on vähän tiukemmat kuin tuolle nokalle on comp camsin suositus, joka siis on tässä kohtaa vain hyvä asia. Vähän huonompi asia on se, että näytti että nokasta ainakin yksi nokka on ottanut vähän siipeensä ja nousevalta tai laskevalta reunalta on pinta rikki, en tutkinut vielä tarkemmin ja nokka on edelleen koneessa kiinni. Nokan kärki kuitenkaan ei ole kulunut, ainakaan niin että siinä kynnellä tuntuisi koloa. Mutta taitaa mennä nokka vaihtoon kuitenkin. Mikähän on voinut tämmösen aiheuttaa? Kovat jousipaineet, karkaisu pielessä nokasta vai joku muu? Tässä on ollut joskus paikallaan myös rhoadsin nostajat mutta ei kai ne tuommosta aiheuta. Nyt paikallaan on LS7 nostajat.

Kyseisten 978-16 jousien speksit:
Dual Valve Springs
Outer Spring O.D.: 1.460 in.
I.D. of Outer Dia.: 1.060"
I.D. of Inner Dia.: .697"
Seat load: 127lbs @1.850''
Open load: 369lbs @1.250''
Coil bind: 1.195''
Rate: 403lbs/in
Outside diameter: 1,46in (37,1mm)
.595 inch maximum lift

Nokkanahan tässä on ollut CC 503 (224/230) ja 1.6 CC Ultra Pro Magnum keinut. Kyseiselle nokalle comp camsin suositus jouset:
26918-16 Beehive
Spring Rate: 372 lbs./in.
Seat load: 128 @1.800
Open load: 367 @1.150

Vakio venttiilijousien speksit mitä löysin:
Seat load: 101 Lbs @ 1.78"
Open load: 332 lbs @ 1,22"


Sopivia nokkia sais nyt tarjota. Jos ei mistään ilmaannu edullista Suomesta niin ehkä tällähetkellä ykkösvaihtoehtona olis comp camsin 268XFI (218/224), tällä tulis vähän keskikierrosalueen vääntöä lisää verrattuna CC503 joka taas auttais ahtimen heräämisessä ja olisi katukäytössä muutenkin miellyttävämpi.

[IsoDee]

Omaan vaihdoin vakioalakertaan vain takomännät ja kävin tasapainottamassa alakerran niin lopputulos oli hyvä.

[MPÄ]

Jostain on jäänyt mielikuva, että pienet kierrokset ja iso vääntö rikkoo enemmän kuin isommilla kierroksilla sama vääntö Olisko ollut joku leipäkone tai muu yleisvatkain

[Tuiske]

Lunatin rotating assembly on todennäkösesti alkujaan paremmin tasapainossa kuin vakio LT4 alakerta ja jos vaihdan vain veivit ja uudet on suunnilleen saman painoisia kuin vanhatkin, niin ihan mitään katastrofaalista epätasapainoa ei saada aikaan. Tiedän että kampura pitäs tasapainottaa niin että kauloille kiinnitetään veivien, mäntien, männäntappien, männänrenkaiden, laakereiden ja laskennallisen öljyn painoista laskettujen massojen mukainen punnus, jonka kanssa kampura sitten tasapainotetaan nolliin. Tämäkin painotustapa perustuu vain hyvään kokemukseen että näin siitä saadaan keskimäärin ihan ok.

"
Machinists and engine builders have long been taught that, when balancing a crankshaft, its counterweights should equal the weight of the rotating mass, and equal half the weight of the reciprocating mass.

Machinists have used this formula to calculate bobweight for decades.

While this technique works extremely well for most street and race 90-degree V8 engines, the truth is it’s nearly impossible to balance a crankshaft perfectly. That’s because the balancer cannot account for variables like cylinder pressure, ring drag, rod length, counterweight phasing, engine rpm, stroke length, bearing friction, secondary vibrations, rocking couples, and static mass.
"

Tarkalla tasapainotuksella varmasti saadaan pitkäikäinen ja luotettavampi alakerta tehtyä, mutta kuinka merkittävä tekijä se sitten on moottorissa millä ei ajeta satojatuhansia kilometrejä ja missä suurimmat kuormat varmaan tulee itse tästä ahtamisesta ja reiluhkosta väännön ja tehon lisäyksestä. Jos tekisin tässä projektissa kaikki niin kuin olisi paras tapa tehdä ja mikä vielä tehoakin lisäisi hiukan, niin oltais äkkiä siinä pisteessä että budjetti on vähintään kolminkertaistunut ja mulla olis moottori mikä kestää +1000hp helposti joka ei nyt ole tavoitteena.

Pitää jatkaa pohdiskelua.

Originally Posted by IsoDee

Omaan vaihdoin vakioalakertaan vain takomännät ja kävin tasapainottamassa alakerran niin lopputulos oli hyvä.

Paljonhan tuossa on lähtötilanteessa ollut kyllä heittoa, olisi mielenkiintoista tietää paljonko olisi tasapainotus ollut pielessä ihan orkkis kokoonpanollakin.

[Tuiske]

Tein pikasen vertailun I vs H-profiili veiveistä. Mitat ja kuormitukset on vedetty hihasta ja mistään muustahan tämä ei sitten kerro kuin siitä onko näillä minkä kaliiberin geometriasta johtuvaa eroa. Kuormitus kuitenkin on sama molemmille malleille. Tarkemman tuloksen sais kun mittais tarkemmin paksuudet veiveistä eri kohdista ja mallintaisi tarkasti. Toki materiaalit massat jne vaikuttaa myös hyvin oleellisesti.

I-profiililla on laipan reunoissa lähes kolminkertaiset jännitykset verrattuna h-profiiliin, kun oletetaan että puristuskuormitus tulee männän tapilta niin että 2/3 osaa purisuksesta tulee veivin yläpään toiselta sivulta ja 1/3 toiselta. Keksitty kuormitus mutta eipä muutakaan voi. Nurjahdusvertailua ei tehnyt.

15kN puhtaan puristuksen lisäksi 100Nm vääntö kampiakselin kaulan ympäri, tässä I-profiili pitäisi olla parempi mutta eipäs olekkaan. Jännitykset jotakuinkin samat. Johtuu siitä että mallintamani H-profiili on sivusta katsottuna leveämpi kuin I-profiili ja tämä kompensoi asiaa. H-profiilit näyttäis lähes aina olevan tähän tyyliin mitotettuja.

I-profiili on parempi kuin H-profiili niin pitkään kun voiman linja kulkee mahdollisimman läheltä kiertokangen varren keskilinjaa, eli kuormitus on symmetrinen. Näinhän sen pitäisi olla mutta jostainsyystä näitä H-profiilia pidetään ahdettuihin varmempana vaihtoehtona poislukien hipo billet I-profiilit.

EDIT. Lunaticin muuten vaihtanut sledgehammer rotating assemblyihin jossain kohtaa I-profiilit H-profiileihin vaikka niiden valmistus on vähän kalliimpaa. Mulla on vielä vanhempaa sarjaa eli I-profiilit.

[JJ66]

Originally Posted by Tuiske

Tein pikasen vertailun I vs H-profiili veiveistä.

I-profiililla on laipan reunoissa lähes kolminkertaiset jännitykset verrattuna h-profiiliin,

Ihan kiva vertailu sinänsä mutta ei anna valintaasi kovinkaan paljoa helpotusta, muuttujia jää vielä aivan liikaa. Napapiirin sankarilla oli vain pari muuttujaa ja sekin aiheutti jo hämmennystä.

Noin silmämääräisesti katsottuna tuo 3x jännitys on helppo uskoa. I-profiilin laippojen pinta-ala on juuri tuohon suuntaa niin pieni vs H-profiili, että jännitys kasvaa reilusti. Vertasitko taivutusvastusta tuon saman akselin ympäri, sieltä tulee yhtä mielenkiintoinen tulos.

Tässä tulee sekin näkökanta esille, että vaikka jännitys olisi 10 kertainen niin ei sillä ole mitään väliä jos se pysyy sallitulla alueella eli turhan tai liiallisen "kestävyyden" hakemisesta ei ole enään hyötyä jos vähempikin riittää.

Itse sorrun hyvin usein siihen, että kiinnostun osista jotka ovat kalleimpia tai/ja niille luvataan eniten kestävyyttä ym superia, kun riittäisi ihan (lähes) vakio osatkin

[JJ66]

Originally Posted by IsoDee

Omaan vaihdoin vakioalakertaan vain takomännät ja kävin tasapainottamassa alakerran niin lopputulos oli hyvä.

Saitko taulukun lukuun apuja? minulle ei kerro kovinkaan konkreettisesti mitään nuo arvot.
Sen huomasin, että nykyään voi kierrättää 10 000 ja samat forse in lbs on kuin jos ei olisi painottanut ollenkaan olisi ollut jo 1000 rpm kohdilla (aivan kamala tieto männän vaihtajille). Mikä tuo radius arvo on? Iskunpituusko vai painon etäisyys keskilinjasta? En epäile, että ei olisi parempi kuin ennen punnitusta.