02: Uitlaat Tech, definities

In een voorgaande post hebben we een introductie inzake Uitlaat Tech besproken, hierbij zijn enkele vaktermen voorbij gekomen, zoals:

  • Volumetrische Efficiëntie
  • Runners en Tuned length
  • P-waves
  • Scavenging
  • Harmonische effecten
  • Choke

Laten we eerst verder gaat middels het vormen van een goede basis. Zodat we weten welke definitie ergens betrekking op heeft.

Wat is VE (volumetrische efficiëntie)?

Strikt genomen: VE is de hoeveelheid lucht, wat in de cilinder “gevangen” kan worden aan het eind van de inlaatslag. Let op: dit heeft NOG niets temaken met brandstof.

Uiteraard heeft men brandstof nodig om een ontsteking te realiseren.

P-wat?

P-waves, P-golven, druk golven of “pulse waves”.

Dit fenomeen komt eigenlijk overal in de natuur voor. Het meest duidelijke voorbeeld is het snel onderdompelen van een emmer in een vijver. Als men dit goed anticipeert is het mogelijk de emmer te vullen tot een hoger niveau dan dat van de vijver. Dit komt door de golf die ontstaat in het water. Een dergelijke golf ontstaat ook bij het snel openen van een klep, in dit geval een inlaat- of een uitlaatklep.

Zo’n golf, in water, geeft een verandering in de hoogte van het lokale waterniveau, omdat water een vloeistof is wat zeer beperkt comprimeerbaar is. In het geval van gas, uit- of inlaatgas, kan de materie, het medium, wel gecomprimeerd worden. Dus zul je geen fysieke golf zien, maar een drukverandering, een drukgolf/P-wave.

Deze drukgolven kunnen zich vrij door het medium, gas, voortbewegen met de geluidssnelheid. Wat hier wel van groot belang is, is dat de geluidssnelheid in uitlaatgas niet gelijk is aan de geluidssnelheid in normale lucht. Tevens is de geluidssnelheid in de uitlaat niet constant.

Harmonisch effect? Harmonica? Muziekinstrument?

Als we het over harmonische effecten hebben, dan hebben we het niet over een muziekaal instrument, we hebben het dan over enkele ontwerp parameters van in- en uitlaatsystemen. Omdat de p-waves zich net zo gedragen als geluidsgolven, dus akoestiek.

Runners en Tuned Length

Runners: de pijpjes die van de cilinderkop (de flens, gemonteerd aan de cilinderkop) naar de collector gaan (waar de pijpjes samenkomen).

Tuned Length

Waarom is die tuned length zo belangrijk? Zoals reeds aangegeven hebben we te maken met een natuurkundig verschijnsel, welke zich vergelijkbaar met geluid gedraagt. Dit geldt ook voor de reflectie van drukgolven/p-golven.

Reflecties treden op bij plotse veranderingen, zoals: diameter-veranderingen, hoeken, overgang van runner naar collector, etc etc.

Omdat het bekend is hoe deze golven zich gedragen kunnen we er een voordeel uit halen, door de drukverhouding over de uitlaatklep, tijdens het openen van de uitlaatklep, te vergroten. Dit doet met door de druk lokaal te verlagen. Zo kan je er voor zorgen dat er meer uitlaatgassen uit de cilinder “gezogen” wordt, wat resulteert in meer “fris” mengsel.

Een tuned-length runner is dus, qua length geoptimaliseerd om de p-waves te reflecteren bij een bepaald toerental (frequentie).

Scavenging

Het helpen om reeds verbrande gassen uit de cilinder te halen middels het aanpassen van de drukverhouding over de klep(pen).

Choke

Dit effect treedt op als de benodigde gassnelheden in de uitlaat hoger moeten zijn dat de snelheid van het geluid. Een turbo heeft hier ook mee te maken als de snelheid van het turbinewiel hoger moet zijn dan mogelijk. Dit effect kan in zekere zin vergeleken worden met cavitatie bij vloeistofpompen. Echter hebben we niet met implosies van vloeistoffen te maken.

Volgende post gaan we verder.

VPR-Engineering