Gashastigheter för beräkning av insugningsareorVentilmedelgashastigheten är gashastigheten beräknad på ventilens area. Kanalmedelgashastigheten är gashastigheten beräknad på kanalens minsta area. Detta förkortas till: Kanalmedelhastigheten = (Slag x RPM x Cylinderdiametern²) / (30 000 x Kanaldiametern²) Det finns något som kallas för kubik kvadratlagen. Detta innebär att en cylinders volym ökar med kubiken medan bottenarean endast ökar med kvadraten. Beroende på varvtal så blir olika volymer på cylindern optimala. Ibland kan man ändra antalet cylindrar och till en viss gräns kan man ändra förhållandet mellan borr och slag. En 2-ventils motors insugningsventils area är lite mer än 25% än cylinderns area medan en 4-ventilsmotors ventilers area är lite mer än 33% av cylinderns area. När man räknar på kanal och ventilhastigheter så finns det två olika typer av motorer: Ventilstorleks begränsade och icke ventilstorleks begränsade. En vanlig personbils 4-ventils motor har ungefär 50 m / sek i ventilmedelgashastighet vid max effekt. En formel 1 motor och många andra högeffekts 4-ventilare ligger strax över 70 m / sek i ventilmedelgashastighet. 2-ventils motorer har betydligt högre ventilmedelgashastigheter. Chevrolet Corvette C5R som bla. tävlade på Le Mans hade 77 m / sek i ventilmedelgashastighet. När det gäller Nascar och dragracing V8:or kan det bli extremt höga medelgashastigheter förbi ventilen, över 100 m / sek. Alla motorer som jag har räknat på från BMW M5 till formel 1 motorer lämnar max effekt vid en kanalmedelgashastighet på ca 110 m / sek. Knappt någon motor har över 120 m / sek i kanalmedelgashastighet vid max RPM. Enda undantaget är stora 2-ventils motoret som tex. en 500 kubiktums prostock motor. Idag varvas dessa motorer över 10 000 varv, vilket ger en kolvmedelhastighet på över 30 m / sek. Med ett borr på 119 mm och en insugningsventil på 64 mm så blir gashastigheten i ventilsätesringen över 120 m / sek. Ovanför ventilsätesringen ökar man upp arean mer än 15% för att minska gashastigheten i svängen ner mot ventilen. I resten av kanalen ut till stötstången ligger man på en medelgashastighet på 110 m / sek vid varvtalet för max effekt ( Ca 9500 RPM). Från stötstången och upp till plenumet konar kanalen upp kraftigt för att vara ca 50% större uppe vid plenumet. Max ventilstorlek på en 2-ventils motor bestäms av flera faktorer. Eftersom avgasventilen har så liten diameter i förhållande till cylindern så störs inte flödet särskilt mycket även om man sätter den så nära cylinderväggen som 1-1.25 mm. Om insugningsventilen lutar i sidled mot centrum av cylindern så kan man ha max 53.5% av cylinderdiametern i ventildiameter. Om ventilen inte lutar i sidled så är 52% max. Om man tittar på en 4-ventils motor så kan jag ta en Mercedes 190 DTM topp som ex. Denna toppen har två stycken 39 mm:s insugningsventiler och diametern i sätesringen är 35.5 mm. Från sätet minskar arean upp förbi korta radien till sin minsta diameter på 31.5 mm. Ungefär där kanalen går från två portar till en och ut mot insugningsflänsen konar kanalen upp till 90% av arean under ventilerna. Ett vanligt mått här för en 4-ventils racingmotor är runt 95%. Insuget konar hela vägen ut mot plenumet till en största diameter på 75 mm innan radien ut till plenumet. Den stora skillnaden mellan en ventilbegränsad och en icke ventilbegränsad kanal är var minsta arean finns. I en 4-ventils motor hamnar den mellan ventilstyrningen och insugningsflänsen och i en ventilbegränsad 2-ventils motor hamnar den precis ovanför ventilsätet. Hur kanalen ser ut på 2-ventils motorn styr hur snabb gashastighet man kan ha innan ventilsätet. En racing topp med hög kort radie klarar högre hastigheter än äldre standard topp med lägre kort radie. Storleken på kanalen är direkt proportionell mot den volymetriska verkningsgraden. De motorer jag har räknat på har haft en volymetrisk verkningsgrad runt 120%. När jag har räknat in den volymetriska verkningsgraden i ekvationen så visar det sig att medelgashastigheten blir 130 m/s. De två nedersta formlerna som tar hänsyn till volymetrisk verkningsgrad använder därför 130 m/s. Om du inte vet motorn volymetriska verkningsgrad använd 110 m/s. När du räknar på portarean under ventilen så glöm inte att dra av ventilens och ventilstyrningens area från portens area. För att räkna ut minsta portarean kan du använda formeln: Minimum portarea i mm ² = (Slag x RPM x diametern ² x pi) / (120 000 x 110) Om du vet din motors volymetriska verkningsgrad kan du använda formlerna nedan: Dessa formler går att skriva som motorns slagvolym i cc delat med antal cylindrar. |
   
|
| Formlerna nedan hänvisar till gashastigheter man får när man flödar toppen vid 28 tums vattenpelare på en flödesbänk. Detta är inte samma sak som när man räknar ut medelgashastigheten i förhållande till varvtalet utan bara siffror som används när man flödar toppar. 300 ft/s vid 28 tums vattenpelare på en flödesbänk motsvarar 110 m/s i kanalmedelhastighet på en riktig motor. När det gäller kanalareor så är de länkade till flödesbänken. Eftersom alla referenser är i Amerikanska enheter kan det ibland vara lättare att hålla sig till dessa. För att beräkna insugningskanalens minsta area kan man använda denna formel: Slag och Borr är i tum. CA är toppens minsta tvärsnittsarea i kvadrattum. RPM är varvtalet motorn ska dra till. FPS är fot/sekund. I denna formeln används hastigheter från 300 till 330 FPS beroende på hur rak och jämn kanalen är och hur stor ventil du får plats med i förbränningsrummet. Till en 23° Chevrolet smallblock topp används 307 och till toppar med rakare kanaler, mindre ventilvinkel och högre kort radie typ prostock används 315 och uppåt. Till en ej ventilbegränsad topp används 300 FPS. Dessa hastigheter motsvarar de snitthastigheter man får i kanalen när man flödar toppen vid 28 tums vattenpelare. När man ska porta en topp så är det bra att ha en referenstopp som har fungerat bra så man vet ungefär vilken gashastighet man ska lägga sig på. Det enda man behöver veta är vid vilket varvtal motorn lämnade max effekt, hur mycket den varvade förbi max effekt och minsta tvärsnittsarean så kan man räkna ut gashastigheten. Formeln kan också skrivas om för att beräkna varvtal eller kanalhastighet. Denna formel beräknar kanalstorleken vid en volymetrisk verkningsgrad på ungefär 120% vilket är i närheten av vad en högeffekts motor har i volymetrisk verkningsgrad. Jag ska lägga in volymetrisk verkningsgrad i formlerna så fort jag har räknat på det. FPS = (Borr x Borr x Slag x RPM x 0.001808) / CA. Formel för att omvandla 1 ventils eller kanals diameter till 2 eller 3 mindre ventiler eller kanaler. 
En bra utgångspunkt för kanalens area i den öppna änden är att göra den lite mindre än ventilens frilagda mantelyta vid max ventillyft. Detta gäller den punkt precis där kanalen når fram till radien. För att beräkna diametern använd denna formel: 
KD är kanaldiametern innan radien. VD är ventildiametern. VL är max ventillyft. Observera att en insugningskanal som konar blir avstämd på ett högre varvtal än en rak kanal med samma längd. Ju fler grader den konar desto högre varvtal. Nedan några formler för gashastighet i flödesbänken. FPS = Flöde i CFM x 2.4 / kanalarea i tum² Kanalarea i tum² = Flöde i CFM x 2.4 / FPS Flöde i CFM = kanalarea i tum² x FPS / 2.4 För att räkna ut gashastigheten i FPS från en avläsning av en u-manometer kopplad till ett pitotrör använd formeln: Pitot FPS = (Roten ur pitot trycket i tum) x 66.2 |
    |
    |
