Motorfiets blokken tunen (voor meer koppel)

quote:

Op dinsdag 8 mei 2007 08:14 schreef vlad het volgende:

[..]

Het gaat om de diameter van de doorlaat (belangrijk voor de flow rate)

Ik ga die opvragen.

quote:

[..]

Er worden een aantal flow punten (100% flow + flow bij een bepaalde aanstuurtijd) vastgesteld bij varierende drukken (voor de druk gevoeligheid) en varierende spanningen. Vervolgens wordt door inter en exterpolatie de juiste flowwaarde bepaald bij de gevraagde omstandigheden.
[..]

Ok, daar zullen we maar eens mee aan de slag moeten, of van Vialle een goed model krijgen.

quote:

Overleg dat eerst maar even met je vriendjes bij de RDW.

Ga ik doen.

quote:

[..]

Ik ben de draad kwijt hier. Je wilt het toerental van de elektromotor varieren dus? En de verbrandingsmotor op een vastgesteld toerental laten draaien?

Uit je ander verhaal begreep ik dat je het toerental van de verbrandingsmotor wil laten varieren zonder gasklep en met lambda 1.

Het spreekt elkaar toch niet tegen?
Een elektromotor en een dynamo zijn eigenlijk dezelfde machine. Je kunt een elektromotor op 2 manieren gebruiken: Om iets aan te drijven of om iets te remmen. Bij het een stop je er stroom in, bij het ander haal je er stroom uit. De snelheid van een 3-fasen motor regel je met een frequentie regelaar.
Als hetgene dat aan de as hangt harder wil dan waar de frequentieregelaar op ingesteld is levert de motor stroom (hij werkt als dynamo). Dit gebeurt bij de generator als hij draait en bij de auto als hij remt.
Als hetgene dat aan de motor hangt langzamer wil moet er stroom naar de motor toe. Dit gebeurt bij het starten van de generator en bij het optrekken van de auto.

Het toerental van de generator wordt dus straks geregeld met een frequentieregelaar. De gasklep kan vol open en het vermogen wordt dan gevarieerd door vanuit de frequentieregelaar het toerental te varieren.

quote:

Op dinsdag 8 mei 2007 12:59 schreef vlad het volgende:

[..]

Diameter opmeten en bij Vialle navragen welke diameter tot welk vermogen geschikt is. (Al weet ik niet zeker of Vialle onderscheid in diameters maakt)

Ik denk het wel, Car Care Wallinga vroeg specifiek naar welke kleur ik had ivm de capaciteit van die dingen.

quote:

[..]

Lijkt me sterk dat ze die gegevens zomaar even met iemand delen. Wij doen dat iig niet zomaar.

In geval van nood is dat model altijd nog zelf te maken. Niet makkelijk, maar het moet te doen zijn. Uiteindelijk vertelt je lambda sensor je verder toch wel of je te rijk of te arm verbrandt.

quote:

[..]

De motor smoren onder vollast dus. Energie in de elektromotor pompen, om de verbrandingsmotor af te remmen tot een bepaald toerental?

Dat idee inderdaad. Motorkoppel x ingesteld toerental geeft dan je geleverde energie

quote:

Op dinsdag 8 mei 2007 14:23 schreef vlad het volgende:

[..]

Denk dat je het een en ander hier een beetje onderschat. Als het zo makkelijk was, hoefde er geen model in de software gezet te worden.
[..]

Dat zou kunnen. We zullen er in elk geval toch een keer doorheen moeten bijten vrees ik als we een eigen MMS programmeren.

quote:

Denk je dat dit het rendement van je complete systeem ten goede komt?

Ja. Tenzij bij een groot toerenbereik het hoogste rendement niet op het punt ligt waar de gasklep vol open is. Maar dat is een vraag die ik jou stelde.
Het rendement van een elektromotor/dynamo met permanent magneten is vrijwel toeren onafhankelijk in het bereik waarin ik hem wil gebruiken. Buiten het superlage koppelbereik is het rendement ook vrijwel koppel onafhankelijk trouwens.

quote:

Op woensdag 9 mei 2007 08:37 schreef vlad het volgende:

[..]

Zonder gasklep scheelt erg veel idd. Daarom dat fabrikanten steeds meer op zoek gaan naar systemen die de gasklep kunnen laten vervallen (BMW met valvetronic e.d, peugeot enz..)
Dus dat is een goed idee.

Check mooi
In dat geval zijn we straks ook een uitlees- en een regelparameter kwijt in het systeem

quote:

Maar smoren om het toerenbereik te varieren ben ik nog niet zo weg van. Je gooit energie in de motor, die je vervolgens weer vernietigd, omdat de motor afgeremd moet worden.

De enige manier om de motor energie te laten leveren is door de krukas af te remmen. Dat kan gewoon niet anders. Het enige verschil is dat ik het nu met een dynamo doe terwijl je het anders direct met je auto doet.

De motor moet energie leveren (=koppel x toerental) en die energie neem je af door met "iets" de krukas af te remmen. Het mooie van een frequentie geregelde dynamo is dat je bij het remmen meteen absolute controle hebt over het toerental.

Ik smoor dus niet, ik leg alleen een toerental op. Aangezien bij elk toerental een min of meer vast koppel hoort als je geen gasklep hebt weet je met het toerental meteen ook het geleverde vermogen

Nope, een seriele hybride. Ik wil ook volledig elektrisch kunnen rijden op korte stukken zoals woon-werk verkeer

Omdat het rendement (in de ei-diagrammen die ik heb gezien) ontzettend zakt als je laag koppel vraagt. Als je op weinig toeren draait maar wel veel koppel vraagt is het rendement nog vrij ok. Als je dus veel deellast wilt draaien is het handiger om weinig toeren te draaien dan om weinig koppel te vragen.

De meting die hieronder staat is gemaakt door TNO voor de club die de "Het Nieuwe Rijden" campagne regelt. Als ik me goed herinner is deze gemaakt met een 2.x liter volvo motor zonder turbo (uit een telefoongesprek in 2004, pin me er niet op vast). De getalletjes in de witte vakken zijn grammen benzine/kWh. De gele lijnen geven constant vermogen aan, de rest spreekt voor zichzelf.


Als je goed let op de schaal zie je dat deze niet lineair is. Bovenin zie je relatief niet veel meer lijnen/cm tov onderin, maar onderin is het verschil in consumptie van lijn tot lijn veel groter.

Nu zou je ervoor kunnen gaan om alleen rond de 2500 toeren vermogen op te wekken bij hoog koppel om zo steeds het hoogste rendement te halen. Dit heeft echter wat nadelen:
-Je haalt nooit je top vermogen, dus om voldoende vermogen te halen moet je een grote zware motor nemen, wat ook weer extra zware ophanging, koelmaatregelen, etc vraagt
-Je bent als je langzaam rijdt en toch laadt je accu keihard aan het vol pompen wat niet goed is voor de levensduur.
-Je elektro generator moet uitgelegd op lage toeren en hoog koppel, met andere woorden hij wordt erg zwaar. Voor hoog vermogen bij laag gewicht is het handig om te gaan voor een lichte hoogtoerige machine. Hoogtoerige motoren zijn bovendien vaak efficienter dan laagtoerige.

Als je een lichte verbrandingsmotor neemt gooi je gewoon de gasklep vol open (of je sloopt hem eruit) en varieer je het toerental met je frequentieregelaar. Op die manier heb je de volgende voordelen:
-De gasklep kan er uit (ik denk dat dat de boel simpeler maakt als je toch zelf je mms moet programmeren, maar ik kan me vergissen)
-Het rendement over je hele vermogensbereik is gemiddeld flink groter
-Je kunt met een lichtere motor toe (150cc ipv 450cc) die bovendien simpeler is (1 cilinder ipv 2-4)
-De dynamo aan de krukas wordt ongeveer 3x lichter
-De frequentie regelaar wordt ook flink kleiner
-Je hebt minder accesoires rond je motor (kleiner koeling, minder in- en uitlaat spul).
-De levensduur van je accu gaat omhoog

Ik ben nog gaan kijken naar verkrijgbare motorblokken en zie toch erg weinig injectie spul staan. Nu heb ik er niet zo snel een nodig maar ik wil toch de optie van een carburateur blok ombouwen naar injectie wat serieuzer overwegen.
Vlad jij stuurde mij een poos geleden het volgende lijstje van benodigdheden voor een injectie blok:

quote:

Meer sensoren dan nodig is relatief. In een auto wordt niets toegepast wat niet nodig is. Maar er zitten op nieuwe blokken veel sensoren die voor jou niet van toepassing zijn. (denk hierbij aan EGR, actief koolfilter en variabele inlaatbuilengte. Al maken deze systemen meer gebruik van actuatoren dan sensoren))
Voor een injectiesysteem heb je iig nodig:
- MAP of luchtmassameter
- temperatuur sensor (voor motortemperatuur)
- temperatuur en druksensor (is 1 sensor en zit al bij een LPG systeem)
- GAP sensor (komt ook met LPG systeem)
- Tandkrans voor op vliegwiel + sensor (toerental)
- TPS of PPS (trothle position sensor of pedal position sensor)
- Lambda sensor

Als extra optie/controle:
- temp. sensor in uitlaat kanaal van elke cilinder. (Zo is mooi te zien of de verbranding bij alle cilinders gelijk verloopt, en of de temperaturen niet te kritisch zijn)
- Klop sensor (voor LPG niet hard odig, maar is altijd handig)

Op het moment heb ik van de suzuki burgman al e.e.a aan sensoren liggen. Wat ik nog niet heb is een GAP sensor, een lambda sensor en een MAP sensor.
Volgens mij is dat allemaal goed te krijgen op de sloop. Een TPS/PPS sensor kan ik waarschijnlijk zonder.
Een tandkrans zit vast al op het vliegwiel of anders zit er wel een tandwiel dat normaliter richting versnellingsbak zou gaan. Een sensor voor het bovenste dode punt kan waarschijnlijk geintegreerd, of anders wel los er bij gemaakt. Ik heb kontakten voor balanceren van dingen (waaronder krukassen) dus een lichterlijk aangepast tandwiel kan ik daar wel recht laten breien.
Elektronische ontsteking is zeer waarschijnlijk ook wel goed werkend te krijgen, een transistor schakelen is in elk geval geen rocket science.

Ik ga zo lang ik nog geen geld heb voor het kopen van een motorblok nog even beide opties open laten maar misschien is de optie van een carburateur blok ombouwen zo slecht nog niet. Een throttle body zonder luchtklep is toch eigenlijk weinig meer dan een stuk pijp met een injector en een MAP sensor en de rest is ook wel rond te breien.

quote:

Op dinsdag 15 mei 2007 19:15 schreef vlad het volgende:
Kan zijn dat de standaard MAP sensoren niet goed genoeg zijn in jouw geval.
GAP sensor heb je niet nodig (Je werkt met constante brandstofdruk)

Hier ben ik niet zo zeker van. De LPi tank werkt met een pomp die de lpg rond pompt door de drukregelaar en de injectoren. De drukregelaar smoort op 3 bar boven tankdruk, dus bij toenemende temperatuur neemt de druk voor de injectoren ook toe.
Maar ik heb eigenlijk de indruk dat die druksensor al op de regelaar zit die ik op de sloop gehaald heb.

quote:

Waarom wil je een sensor speciaal voor BDP hebben? Normaal gesproken neem je een strooiveld sensor en een tandkrans, met 1 missende tand. Zo kan het toerental gemeten worden, BDP bepaald worden en de verbranding gecontroleerd worden.

Ehm ja zoiets bedoelde ik ook eigenlijk.

quote:

Je zou eens kunnen kijken naar een Honda blok (de 50 en/of 65 serie). Dit zijn een van de meest geproduceerde blokken en worden voor alles toegepast. (Van grasmaaiers tot indoorkarts). Kan goed op gas (wij leverde er LPG sets voor) en op de HAN hebben ze er een injectiesysteem opgesleuteld.

Dat klinkt interessant Waar vind ik on line specs van die blokken? Bij Honda vind ik ze niet zo een twee drie.

[ Bericht 2% gewijzigd door TR08 op 15-05-2007 19:44:27 ]

quote:

Op dinsdag 15 mei 2007 19:48 schreef vlad het volgende:

[..]

Dat bedoel ik. Een GAP sensor gebruik je bij snel/veel wisselende drukken. LPi werkt met constante brandstofdruk (verandert niet bij varierende last), Dus jij hebt voldoende aan de sensor op de rail.
En hij regelt toch 5 bar boven tankdruk?

Ehm ja hij regelt af op X bar boven tank druk (ik dacht 3). Maar zoals gezegd de tankdruk varieert wel met temperatuur. Niet snel, maar wel redelijk veel. Zie pic hieronder:

Ok dan zal het wel goed komen. Een sensor waar je makkelijk zonder kunt is altijd goed

Klopt, die temperatuur stabiliseert op gegeven moment vast wel. Probleem is alleen wel als je niet rond erzou pompen en je verdampt langzaam steeds LPG dat de tank wel koud gaat worden en dat daarmee de aanvoerdruk zakt. Rondpompen of verwarmen is dus mogelijk wel nodig.

Iets anders trouwens: Ik ben me wat gaan verdiepen in de thermodynamische cyclus van een verbrandingsmotor die op LPG (100% propaan als benadering) loopt. Daarbij ben ik uit gegaan van een zo arm mogelijk mengsel, dus een mengsel met de lower explosion limit (2,37 volume % bij 25 graden C). Dit is ongeveer 1% massa.

De zelfontbrandingstemperatuur van propaan ligt tussen de 493 en de 604 graden C. Ik heb even aangenomen als eerste benadering dat er geen warmte uitwisseling tussen cilinder en lucht is. Verder heb ik aangenomen dat de cyclus een "luchtcyclus" is dus verandering van de chemische samenstelling is niet meegenomen in de thermodynamica. Verder heb ik aangenomen dat compressie en expansie isentroop verlopen. Ik hoop morgen met een collega daar even over te debatteren hoe aannemelijk dat is.
De compressie en expansie verhouding heb ik op 15 gezet. De staat van de lucht op elk punt heb ik doorgerekend met Fluidprop, een excel add-in, te krijgen via www.fluidprop.com
Voor dit project heb ik van de energie techniek groep op de TU Delft (die programmeren dit stuk software) gratis een volledig werkende versie gekregen.

Anyway, hier de resultaten:
-Punt 1: Lucht, op omgevingscondities
1 bar, 25 graden C
-Punt 2: Lucht, lichtelijk afgekoeld door menging met propaan die bij het mengen verdampt en dus wat koelt
1 bar, 21,2 graden C
-Punt 3: Isentrope compressie met een volume verkleining factor 15
42,5 bar, 558 graden C (let op dit is in de zelfontbrandings range!!)
-Punt 4: Na ontbranding, volume blijft gelijk tijdens verbranding
68 bar, 1053 graden C
-Punt 5: Expansie met volume vergroting factor 15
Temperatuur: 236,90 graden C, Druk: 1,71 Bar

Per kg lucht is er 575kJ energie toegevoerd door de brandstof. 560kJ is opgesnoept bij compressie en 920kJ is als arbeid geleverd. Netto arbeid is dus 920-560kJ=360kJ. Netto rendement is dan 360/560=0,63.
Uiteindelijk haal je wat lager omdat er hier en daar extra verliezen optreden die ik maar "even" niet mee neem, zoals wrijvingsverliezen, smoring door de kleppen, etc.

Er vallen me echter een aantal dingen op:
-Bij een compressie verhouding van 15 wordt de zelfontbrandingstemperatuur (>493C) gehaald, ik moet dus oppassen voor te vroege verbranding. Dit geeft echter ook aan dat het mogelijk moet zijn om een dieselblok op LPG te laten lopen.
-Bij een compressie verhouding van 12 zit je net over de 493 graden C, wat zou betekenen dat bij vloeibaar injecteren dit de maximum compressie verhouding zou mogen zijn.
-Stel dat ik de 1:15 compressie verhouding handhaaf en ook 1:15 expandeer, dan wordt de rook uitgestoten bij 236 graden C, volgens mij is dit voldoende laag om geen problemen te krijgen met NOx vorming. Dit zou betekenen dat ik een 1:15 compressie verhouding zou kunnen doen (zeg dat dit de max van het blok is) en daarbij met een heel arm mengsel kan draaien zonder uitstoot of hitte problemen te krijgen. Klopt dit?

Als ik de compressie verhouding verlaag (stel dat me dat lukt met kleptiming aanpassen oid) naar 11 en de verhouding van 15 hou voor het expanderen handhaaf kom ik op een theoretisch rendement van 0,69 ipv 0,63. De uitlaat temperatuur zakt dan naar 210 graden C en we hebben ongeveer 10% meer rendement.

Als ik een diesel met compressie verhouding 1:20 zou willen stoken met een arm mengsel op LPG kom ik op een rendement van 0,66, uittrede temperatuur 216 graden C en hoogste temperatuur 1135 graden.

Bij een blok met 1:11 compressie verhouding kan ik tot 1:16 expanderen totdat de cilinder aan het eind van zijn expansie slag atmosferische druk bereikt (1,07 bar). Het theoretische rendement is dan 0,71

Als ik het mengsel rijker maak in de laatste situatie wordt het rendement lager. Maak ik het nog armer dan stijgt het theoretisch rendement maar dan loopt de motor uiteraard niet omdat je de explosiegrens niet haalt.

Anyway: Als bij hoge druk en temperatuur de massa verhouding die nodig is om te ontbranden niet erg anders wordt dan bij omgevings omstandigheden is het volgens mij goed te doen om erg arm te draaien op LPG. Ik zou zelfs durven beweren dat het niet slecht is voor het blok. De curves die ik voor te arm en te rijk mengsel gezien heb zijn altijd maar tussen de 0,9 en 1,1 geweest (1,0 is stoichiometrisch verbranden), dus weinig extreems.
Stoichiometrisch verbranden (dus met zoveel lucht dat er precies genoeg zuurstof is voor alle propaan om te ontbranden) is 15,6 delen lucht/1 deel propaan, ofwel 6,4% (Bron: http://www.engr.colostate.edu/~allan/thermo/page10/page10.html ) indien de bron die ik citeer de verhouding geeft in massa verhouding is de cyclus die ik hier beschrijf met een lambda (lucht overmaat) van 4.8. Indien de bron de verhouding geeft in volume % is de cyclus hier met een lambda van 2.7.
Beide lucht overmaten zijn zo groot dat gevaar voor oververhitting van kleppen e.d. me erg onwaarschijnlijk lijkt.

[ Bericht 4% gewijzigd door TR08 op 21-05-2007 21:56:58 ]

Ik vond nog een leuk plaatje in mijn archieven tijdens het maken van een backup

Tijdens mijn studie heb ik een rendements meting gedaan met een Audi A6 multitronic met een 1.9TDI 130pk motor. We hebben deze op de rollenbank gezet bij Rica/(www.chiptuning.nl) in Wateringen. Uit het geleverde vermogen en het brandstof verbruik is het rendement uitgerekend. We hebben het verbruik uitgelezen met een datakabel+laptop+vag-com software.
Uit het MMS lazen we de liters per uur (niet het instantane verbruik/km, dat getal is niet correct, daarmee kom je nml altijd op plm 40% uit) en uit de rollenbank logden we het geleverde vermogen.
Zie hier het resultaat:

De dipjes aan het eind van het koppel zijn renderfouten die excel maakt.
Elke kleur geeft een bepaalde rendementsrange aan. Wat de eenheid "kracht" precies was weet ik niet meer, het kon wel eens Newtons trekkracht op de wielomtrek zijn.
We zijn niet veel verder gegaan dan 3500 toeren omdat op gegeven moment de rollenbank begon te roken Hij had luchtkoeling en voor onze duurtesten bleek waterkoeling toch wel een vereiste

Het meest leerzame van dit plaatje vond ik wel dat het concept "ideaal toerental" niet echt op lijkt te gaan voor zo'n motor. Als je deze kromme ziet is het bij deze motor overduidelijk dat het niet handig is om op een vast toerental je hele vermogens range af te lopen.