Lämmön poistaminen sylinterinkannesta

Martti Mattila · huhtikuu 28, 2015, 21:53:16

Joku aikaisempi foorumikirjoitus nosti esiin vastamäntämoottorin eli moottorin missä kaksi mäntää syöksyy toisiaan
kohden ja sitten näiden männänpäiden välissä sytytetään polttoaine/ilmaseos ja ne pakenevat vastakkaisiin suuntiin.
Mainiten että tuossa rakenteessa terminen hyötysuhde saadaan ehkä paremmaksi,kun sylinterin kansi puuttuu kokonaan
minkä kautta energiaa siirretään ehdoin tahdoin lämpönä pois moottorista.Hyvä näkökohta,mitä en itse ollut hoksannut,
olin vain todennut kuinka "kauniiksi" kaksitahtimoottorin huuhtelu saadaan tuolla rakenteella.Toisesta päästä sylinteriä
sisään,toisesta ulos.Esim.tulossa oleva Ecomotor.Herää ajatus,saisiko perinteisellä rakenteella olevan polttomoottorin,
etenkin kaksitahtimoottorin hyötysuhdetta paremmaksi,tekemällä kannen huonosti lämpöä johtavasta aineesta,valuraudasta
tai ruostumattomasta teräksestä,millä on melko heikko lämmön johtavuus,että lämpö ei pääse karkuun.
Moottorin teho putoaa mitä kuumempana kansi käy,lämmittäen seosta etukäteen ennen sytytyshetkeä,
lisäksi on itsesyttymis eli detonaatio vaara.Mutta olisiko joitain lisätoimenpiteitä millä tämä saataisiin kuriin,kuten suorasuihkutus palotilaan.Missä olen mennyt ajatuksineni metsään,valaiskaa.

Tapani Honkanen · huhtikuu 29, 2015, 07:01:02

Olet Martti polulla, mikä näyttää johtavan onnelaan. Kuitenkin luonnonlaeista johtuen tuolla tiellä on ylivoimaisia esteitä. Ensinnäkin, mäntäohjattu kaksitahtinen tai vaikka luistiohjattukin, ei siedä ahtamista, koska seoskaasu putkahtaa pakoaukosta ulos ja ominaispolttoaineen kulutus kasvaa. Tuolla vastamäntädieselin rakenteella se olisi mahdollista melko hyvin. Ottoprosessilla tilanne ei ole niin hyvä. Tuo ahtaminen on tarpeen koska (liian)kuumat sylinterin seinämät kuumentavat sisään tulevan kaasuseoksen lämpötilaa ja moottorille tulee ähky ennen aikojaan. Tuosta kärsii jo vaikkapa nelitahtinen vapaastihengittävä jossa männän pää on keraamilla päällystetty. Sama tapahtuu jos sylinterin kansikin olisi mutta kun siinä on ne isot venttiiliaukot vielä hyödyllistä pinta-alaa syömässä. No venttiilithän on jo kovin kuumia, ainakin pakoventtiili.
Ja sitten vielä tuo ihmisen nerouden tuote, eli typen oksidit. Kun paloprosessi tapahtuu kovin korkeassa lämpötilassa, niitä tulee ja maailma tuhoutuu. Siitä syystä vaikkapa dieselin puristussuhdekin lakkasi kasvamasta ja suihkuturbiinien palokammion lämpötilaa säädetään alemmaksi kuin materiaalit nykyisin sallisivat. Tosin tuossa Martin ajatuksessa se ei ole ihan ensimmäinen murhe. Nuo vastamäntädieselit kyllä kärsivät tuosta jos niitä Euronormeihin ahdetaan.

Jari Lindevall · huhtikuu 30, 2015, 16:56:06

No jos kansi on ns. vesitilallinen niin:
http://www.race.fi/fi/product/31620a/redline-water-wetter
Tuota olen käyttänyt kiihdytysautossa ja hybridiautojen inverttereissä sekä niiden jäähdytysjärjestelmissä.

Tapani Honkanen · huhtikuu 30, 2015, 18:04:07

Mitenkä tuo vesijäähdytteisen moottorin jäähdytystehoa ilmeisesti lisäävä aine liittyy tuohon Martin ajatukseen vähentää lämpöhukkaa sylinterin kannen lämmönjohtavuutta huonontamalla ja siis saada paisuntatyötä enemmän kampiakselille?

Jari Lindevall · huhtikuu 30, 2015, 19:23:11

Lainaus käyttäjältä: taho - huhtikuu 30, 2015, 18:04:07
Mitenkä tuo vesijäähdytteisen moottorin jäähdytystehoa ilmeisesti lisäävä aine liittyy tuohon Martin ajatukseen vähentää lämpöhukkaa sylinterin kannen lämmönjohtavuutta huonontamalla ja siis saada paisuntatyötä enemmän kampiakselille?

Marttia lainatakseni; Lämmön poistaminen sylinterinkannesta => moottorin teho putoaa mitä kuumenpana kansi käy.

Tarkoittanee että täytös heikkenee mitä kuumempaa täytöstä moottoriin johdetaan.
Tuolla WaterWetterilla on taipumus tehostaa lämmön siirtymistä / jäähdytystä (pienentää pintajännitystä).

Tapani Honkanen · huhtikuu 30, 2015, 20:38:00

Ymmärsin, että pääasiallinen paino pohdinnassa oli hyötysuhteen, lähinnä ominaispolttoaineen kulutuksen pienentäminen saamalla polttoaineen lämpöenergiasta suurempi osa talteen kampiakselin pyöritykseen. Vaikka jäähdyttämällä tehokkaasti sylinterin kantta, saataisiinkin lisää täytöstä sylinteriin, niin lisääntynyt osa polttoaineen energiasisällöstä menee jäähdytysveden mukana harakoille. Kyllähän Marttikin havaitsi kirjoituksessaan tuossa ansan, mikäli kaksitahtinen moottorin kansi "jaloteräksestä" tehtäisiin ja siihen ei nähdäkseni auta jos jäähdytystehoa parannetaan.
Ei tässä oikeastaan vänkäystä harrasteta eikä taida olla erimielisyyttäkään käsitteistä ja määritelmistäkään. Haluan vain olla oikeassa ja muutan kannanottoani mikäli minulle oikea suunta näytetään/todistetaan.

Ja vielä kommentti tuosta otsikosta. Se on Martin aloittamassa kirjoituksessa hieman kaksimielinen.

Martti Mattila · huhtikuu 30, 2015, 21:44:37

Totta,en osannut päättää mitä haluan.Pitämällä kansi kylmänä esim.kaksitahtimoottorin teho "säilyy",virittysohjeet sanovat
että kylmä moottori mikä kestää rikkaan seoksen syötön voi kehittää 20-30% enemmän tehoa kuin sama kone lämmettyään.
Juuri siinä piilee kuolemanvaara,ultrapilotti on ehkä huomannut että hänen koneensa nousee räyhäkkäimmin kun moottori
ei ole vielä täysin lämmin ja haluaa nauttia tästä hyvästä vedosta.Nyt kuitenkin mäntä lämpenee ja laajenee nopeammin kuin
valurautainen sylinteriputki ja voi "leikata".Näyttävä nousu vaihtuu sakkaukseksi ja seppeleiksi.Polttoaineesta nuukailua
on siis harrastettava muualla kuin ilmailussa.Olen katsonut sellaisen McCulloch moottorin sylinteriin,missä sulaminen oli
alkanut kannesta.Niissä 1500cc. maalilennokin moottoreissa olikin ihmeen vaatimaton kannen rivoitus,lisäksi,ilmaa
ei yritettykään houkutella virtaamaan kansien/sylinterinpäiden ripojen tuntumassa.Vastamäntämoottorista olikin ennestään
foorumilla sangen hyvä lanka,mistä opin mm.että McCullochilla on ollut sellainen suunnitelma.Kaksitahtimoottorin sytytys-
hetkeä on edullista myöhäistää korkeilla kierroksilla,sillä silloin palaminenkin tapahtuu nopeammin johtuen siitä että kaasuseoksen pyörteily on nopeampaa korkeammillä kierroksilla elikäs mäntänopeuksilla.
Tullaan siihen palotilan tai oikeammin puristustilan muotoiluun,se on hieman pitkä juttu se squis band juttu.

Tapani Honkanen · huhtikuu 30, 2015, 21:57:10

Katsopas Martti mitä löytyy Googlesta hakusanalla squis band yllätyt. Siis katso, näytä lisää tuloksia...
Valitettavasti minulla on nyt käytössä rouvan Apple safari selain ja on yksi per....leen keksintö. Kun sormet on kuin kimppu ky....piä aidanraossa niin klähmi siinä nyt osoite. Ja kun tämä saasta kirjoittelee omiaan.

PeSo · toukokuu 02, 2015, 01:50:35

Keraamiset pinnoitteet saattavat olla kokeilemisen arvoinen juttu. Hintakaan ei vaikuta kovin mahdottomalta. Keraamisia pinnoitusmenetelmiä on käytetty teollisuudessa vuosikymmeniä parantamaan korroosionkestävyyttä, kulutuskestävyyttä, lämmönkestävyyttä, pienentämään kitkaa, lisäämään kitkaa, sekä toimimaan lämpöeristeenä. Myös kilpa-autoissa ja moottoripyörissä näitä on käytetty menestyksellä jo pitkään. Mäntien päiden lisäksi keraamista pinnoitusta on käytetty palotilojen, venttiilien, pakokanavien ja pakoputkistojen pinnoittamiseen. Seuraavassa muutama linkki aiheeseen:

VW engine - Ceramic coating pistons, exhaust ports, valves, combustion chamber

Keraamiset pinnoitteet ja pinnoitukset *)

Martelius Exhaust - Keraamiset pinnoitteet

Martelius Exhaust - Pro-pinnoitteet

ceramic coatings - Googlen kuvahaku

piston ceramic coatings - Googlen kuvahaku

*) merkityssä linkissä on maininta, että vapaasti hengittävissä koneissa saadaan täydellä palotilan pinnoituksella tavallisesti 5 % tehonlisäys.

Tämän perusteella VW 1600 cc moottori, joka tuottaa vakiokuntoisena ehkä noin 60 hv antaisi palotilojen keraamisen pinnoituksen jälkeen noin 63 hv. Polttoaineen kulutus laskee hieman ja moottorin lämpörasitukset ovat jonkin verran pienemmät. Ovatko saatavat hyödyt sitten vaivan arvoisia? Tätä ei liene vielä kukaan tutkinut lentomoottorien osalta. Ehkä kannattaisi kokemuksen saamiseksi pinnoittaa yhden Rotaxin tai VW:n männänpäät, palotilat, venttiilit ja pakoputket sekä suorittaa vertailumittaukset ennen ja jälkeen pinnoituksen. Tästä saisi kokemusperäistä tietoa pinnoituksen eduista ja kannattavuudesta.

t. Pekka

Martti Mattila · toukokuu 02, 2015, 07:46:52

Hieno linkki toi Martelius,kiitos. Pakokanavan pinnoitusta voisi huolettomimmin kokeilla,jos sattuu irtoamaan,ei ole jäämässä pyörimään männän väliin.Ilmajäähdytteisissä kuuma poistokanava vääntää kantta.Näissä Lycomingin klooneissa
muistaakseni käytetään keraamiikkaa.Myös harrastemoottori Trabantissa voin kokeilla,siihen uusii kaikki sisukalut 500e.

Jari Lindevall · toukokuu 02, 2015, 14:05:53

Lainaus käyttäjältä: Martti Mattila - toukokuu 02, 2015, 07:46:52
Hieno linkki toi Martelius,kiitos. Pakokanavan pinnoitusta voisi huolettomimmin kokeilla,jos sattuu irtoamaan,ei ole jäämässä pyörimään männän väliin.Ilmajäähdytteisissä kuuma poistokanava vääntää kantta.Näissä Lycomingin klooneissa
muistaakseni käytetään keraamiikkaa.Myös harrastemoottori Trabantissa voin kokeilla,siihen uusii kaikki sisukalut 500e.

Myös moottorikelkoissa (kilpa) on käytetty keraamisesti pinnoitettuja pakoputkia esim. Ski-doo 440x 2006.

PeSo · toukokuu 31, 2015, 04:12:32

http://www.challengers101.com/Bulletproofing503.html

Martti Mattila · toukokuu 31, 2015, 14:59:21

Tuo pakokanavan tehokas kuumentaminen on totinen tosi,mitä tietenkään en ole tullut ajatelleeksi tuplakertaiseksi
moottorissa mikä käyttää yhteistä resonanssiputkea kahdelle pytylle,kuten minulla Fujissa.Tein erilliset resonanssiputket
ja vielä toiseen kertaan.En saanut yhtä hyviä tehoja kuin Englantilaisten mitoilla yhteen pönttöön.Omilla pakareilla pääsisi eroon männän helman kuumentamisesta naapurisylinterissä kun paluu paineaalto tapahtuu.Pikkasen hävetti kun tein viikon
resonanssipönttöjä enkä pärjännyt sille englantilaisputiikille mikä näitä Fuji trikejä joskus teki,oliko se Maxair.
Toinen juttu on tuo jäähdytysripojen maalaaminen eli pinnoitus,tuntuu järjenvastaiselta että lämpö siirtyisi paremmin
kuljettuaan yhden ylimääräisen rajakerroksen läpi,verrattuna että suoraan puhtaasta alumiinista ilmaan.Mustalla värillä
ei ole mitään tekemistä tämän ilmiön kanssa,kun valot sammutetaan,värit lakkaavat olemasta.Muistuu juttu ABC tähtimoottorista,minkä piti kuparipinnoitetuilla jäähdytysrivoituksella tulla toimeen minimaallisella rivoituksella,
ei toiminut.Mutta ehkä on sittenkin jotain mitä en tiedä termodynamiikasta,ehkä joku selittää mikä saa rivoituksen
pinnoituksen toimimaan.

Tapani Honkanen · toukokuu 31, 2015, 16:43:09

Selittävä asia on emissivisyys. Mustan kappaleen emissiivisyys on lähelle yhtä ja kirkkaan alumiinin on siitä noin kymmenesosa.
Kappaleen säteilemä lämpöteho pinta-alayksikköä kohti on riippuvainen absoluuttisen lämpötilan neljänteen potenssiin.
Ihan esimerkkinä, mustan kappaleen säteilyteho on lämpötilassa 150 C = 423 K ja pinta-ala 100 neliösenttiä, on noin parisenkymmentä wattia. Neliömetrillä se olisi jo parisen kilowattia. Kun se menee murto-osaan jo kiiltävällä alumiinilla, on sillä merkittävä vaikutus sylinterin jäähdytyskykyyn. Varsinkin jos runsaasti rivoitettu.

No, johtumalla saadaan lentolaitteen ilmanopeuksilla moninkertaisia jäähdytystehoja kyllä.

Katsoppas Martti wikipediasta vaikkapa mustan kappaleen säteily sanoilla.

Martti Mattila · toukokuu 31, 2015, 22:28:12

No on siitä puhuttu kosmologiassa,jota myös harrastan,mutta en ole ottanut kirjaimellisesti sanaa musta,vaan ymmätänyt
että kappaleesta säteilevä lämpö on nimen omaan kappaleen omaa lämpöä,eikä ympäriltä tulevan säteilyn takaisin heijastusta.

PeSo · kesäkuu 03, 2015, 02:04:47

http://vwthing.us/?page_id=955