AnsaugTrichter Länge?!?!

hallenwart · 19. Oktober 2009, 09:32

sorry, habe eigentlich das thema angefangen und hatte bis jetzt noch keine zeit zu schreiben! also ich habe einen golf 1 mit 1868ccm, kurbelwelle 84,6cm, 45ziger vgs einzeldrossel, verdichtung 11:1 fächerkrümmer 4in1, nockenwelle 336grad auf tassenstößel! max drehzahl ca. 8500U/min geht nicht besser wegen den ventilfedern...

ps. habe im moment 7cm trichter..

Schilling · 8. März 2022, 09:28

Da ich eh grad dran bin, möchte ich das gerne mal mit euch teilen.

Ich arbeite momentan verschiedene Berechnungsmethoden in Excel auf. Angefangen habe ich mal mit der Methode von ein paar Leuten von Honda, die haben da ja auch grob ne Ahnung von dem Thema

Ein Dorn im Auge war mir bei den meisten Berechnungen, dass die Ansaugtemperatur überhaupt nicht berücksichtigt wird, oder oft mit 20°C angenommen wird, was ich zu niedrig finde - vielleicht hat da jemand Erfahrungswerte? Die Schallgeschwindigkeit hängt stark von der Temperatur ab, somit auch die Trichterlänge.
Druck ist bei der Schallgeschwindigkeit zu vernachlässigen, die Luftfeuchtigkeit spielt eine untergeordnete Rolle und würde die Berechnungen nur unnötig verkomplizieren.

Im ersten Diagramm sieht man die sich ergebenden Trichterlängen abhängig von Temperatur und Nenndrehzahl. Gerechnet habe ich für einen 16V ABF mit der 292° Welle von CatCams. Man sieht schön, wie die Trichterlängen über die steigende Ansaugtemperatur zunehmen und mit steigender Drehzahl abnehmen (logischerweise).

Zur bessere Ansicht das zweite Diagramm bei 40° Ansaugtemperatur (beispielhaft).

Die Diagramme haben natürlich keinen Anspruch auf Richtigkeit, ich denke jedoch, dass die Wahrheit nicht so weit weg liegen wird. Mein aktuelles Bauchgefühl sagt mir, dass die Längen dieser Methode etwas zu lang sein könnten. Ich muss die anderen gesammelten Methoden noch aufarbeiten und werde diese dann nach und nach miteinander abgleichen.

Vielleicht kann ja einer der erfahrenen Forenmitglieder dazu eine Einschätzung/ ein Kommentar abgeben?

Schilling · 9. März 2022, 16:42

Editiert weil unsauber erklärt!

Btw was ich noch kommentieren wollte, da viele deutlich kürzere Trichter fahren:

Das geht natürlich prinzipiell auch. Die Idee ist ja, dass die Überdruck-/Schallwelle, welche bei ES auftritt, sich im Ansaugkanal (welcher von Ventilsitz bis Ende Trichter geht) in Richtung Trichterende bewegt, dort durch die plötzliche Volumenänderung reflektiert und umgekehrt als Unterdruckwelle wieder zurück zum Einlassventil wandert.

Die Welle wird nun am geschlossenen Einlassventil ohne Phasenumkehr als Unterdruckwele reflektiert und wandert wiederum zum Trichterende, wo es wegen der offenen Geometrie phasenumgekehrt als Überdruckwelle reflektiert wird und Richtung Einlassventil wandert (Reflexion erster Ordnung).

Idealerweise ist zu diesem Zeitpunkt das Einlassventil geöffnet und die Druckwelle befördert zusätzliche Luft in den Zylinder, und erhöht damit die volumetrische Effizienz. (Volumetrische Effizienz = Verhältnis theoretisch maximalen Luftmenge im Zylinder zu tatsächlicher Luftmenge im Zylinder).

Druck/Schallwellen werden ja mehrmals reflektiert. Nehmen wir mal an, der Ansaugweg wäre nur halb so lang, als der Schall für einen phasenumgekehrten (insgesamt 4x hin- und her) Weg braucht. Der Schall würde also doppelt so schnell wieder am EV ankommen. Dann wäre das EV noch geschlossen, und die Welle würde erneut reflektiert werden, und wandert wieder vier mal hin und her. Kommt die Schallwelle nun am EV an, ist dieses geöffnet und der Effekt tritt per se auch auf. (Somit Reflexion zweiter Ordnung)

Nachteil dieses Verfahrens ist, dass durch die mehrmalige Reflexion die Druckwelle an Energie verliert, und somit der Aufladungseffekt schwächer eintritt. Zusätzlicher Nachteil ist, dass man in den unteren Drehzahlen das Auftreten des Effekts quasi komplett unterbindet, was eine schwächere Drehmomentkurve mit sich zieht.

Wer meine eher schwächliche Erklärung verstanden hat, wird nun merken, dass sich diese Reflexionen in mehrfacher Ordnung zueinander befinden.

Sprich bei gleichbleibender Länge und Halbierung der Nenndrehzahl verändern sich die Vielfachen der Reflexion.

Um das mal praktisch zu betrachten: Ich wähle zB. meine Zieldrehzahl von 8000 u/min, und somit eine Länge von ~39cm. Damit tritt theoretisch bei 8000u/min die Welle 1. Ordnung ein. Bei der gleichen Länge tritt nun aber zusätzlich bei 4000u/min die Welle 2. Ordnung auf und sorgt somit auch im mittleren Drehzahlbereich für eine Resonanzaufladung, wenn auch etwas schwächer.

Wen ich jetzt bei 8000u/min auf 19,5cm Ansaugweg gehe (halbe Länge), tritt bei 8000u/min die zweite reflektierte Welle ein, bei 4000u/min muss die Druckwelle jedoch noch öfter hin und her wandern und verliert ihre Energie und damit den Aufladungseffekt zum grössten Teil.

Ich bin übrigens auch der Meinung, dass man um eine Messreihe nicht umhin kommt

Aber ich finde es gut, zumindest einigermassen zu verstehen, was ich denn eigentlich machen will. Wenn es gewünscht ist, kann ich auch noch näher auf das Thema eingehen. Natürlich bis jetzt alles reine Gedankenexperimente basierend auf verschiedene SAE Berichten usw.

kai 1 · 9. März 2022, 19:32

hallo

zur saugrohrlänge kommt aber auch der durchmesser noch mit in die betrachtung > grössere saugrohre haben die reso auch später

Mfg Kai

christian_scirocco2 · 9. März 2022, 21:40

Zusätzlich kommt noch der Abgaskrümmer mit seinen Längen hinzu der vom Prinzip her den gleichen Effekt hat - nur saugend. Auch hier müssen die Längen passen, zudem noch bei den Zylindern untereinander, damit es beim Sammler keine negativen Reflektionswellen gibt.
Ein interessantes Thema, für die meisten Leute mamgels passender Geräte nicht wirklich nutzbar.

student · 10. März 2022, 09:10

Schilling schrieb:

Da ich eh grad dran bin, möchte ich das gerne mal mit euch teilen.

Ich arbeite momentan verschiedene Berechnungsmethoden in Excel auf. Angefangen habe ich mal mit der Methode von ein paar Leuten von Honda, die haben da ja auch grob ne Ahnung von dem Thema

Ein Dorn im Auge war mir bei den meisten Berechnungen, dass die Ansaugtemperatur überhaupt nicht berücksichtigt wird, oder oft mit 20°C angenommen wird, was ich zu niedrig finde - vielleicht hat da jemand Erfahrungswerte? Die Schallgeschwindigkeit hängt stark von der Temperatur ab, somit auch die Trichterlänge.
Druck ist bei der Schallgeschwindigkeit zu vernachlässigen, die Luftfeuchtigkeit spielt eine untergeordnete Rolle und würde die Berechnungen nur unnötig verkomplizieren.

Im ersten Diagramm sieht man die sich ergebenden Trichterlängen abhängig von Temperatur und Nenndrehzahl. Gerechnet habe ich für einen 16V ABF mit der 292° Welle von CatCams. Man sieht schön, wie die Trichterlängen über die steigende Ansaugtemperatur zunehmen und mit steigender Drehzahl abnehmen (logischerweise).

Zur bessere Ansicht das zweite Diagramm bei 40° Ansaugtemperatur (beispielhaft).

Die Diagramme haben natürlich keinen Anspruch auf Richtigkeit, ich denke jedoch, dass die Wahrheit nicht so weit weg liegen wird. Mein aktuelles Bauchgefühl sagt mir, dass die Längen dieser Methode etwas zu lang sein könnten. Ich muss die anderen gesammelten Methoden noch aufarbeiten und werde diese dann nach und nach miteinander abgleichen.

Vielleicht kann ja einer der erfahrenen Forenmitglieder dazu eine Einschätzung/ ein Kommentar abgeben?

eine Größe fehlt aber meiner Meinung noch. Die Steuerzeiten in Bezug zur Kurbelwelle

Schilling · 10. März 2022, 11:13

@Student:

Ich gehe mal davon aus, deine Aussage bezieht sich darauf, dass die Resonanzaufladung im Bereich UT bis ES am effektivsten ist, da in dem Bereich die Gasgeschwindigkeit vom Einlass stark abnimmt, aufgrund der abnehmenden Pumpleistung. (?)

Edit: Aktuell ist mir noch nicht ganz klar, ob die Unterdruckwelle bei EÖ oder die Überdruckwelle bei ES als "Start" genommen wird. Habe nun heraus gefunden, dass es zwei Druckwellen gibt, eine Unterdruckwelle durch die Abwärtsbewegung des Kolbens bei EÖ und eine Überdruckwelle durch ES. Die Unterdruckwelle verursacht bei EÖ sollte so reflektiert werden, dass die vor ES am Ventil ankommt, während die Überduckwelle verursacht von ES bei EÖ ankommen sollte. Wenn ich das richtig gelesen habe

Schilling · 10. März 2022, 11:34

@kai: Das ist korrekt, da bin ich auch gerade dran. Vor allem interessiert mich, wie gross der Einfluss effektiv ist. "Wir" arbeiten ja generell mit Durchmessern von ~40-55mm, das möchte ich mittels der Helmholtz-Gleichung anschauen.

@christian: Korrekt, allerdings wird die Reflexion am Endrohr zurück geworfen, und man kann in der Gesamtlänge der Abgasanlage nicht nennenswert variieren. Es gibt natürlich auch eine teilweise Reflexion innerhalb vom Fächerkrümmer, aber das zu berechnen, ist mit meinen Bauernmethoden quasi unmöglich und macht auch keinen Sinn, da ich niemals alle Parameter korrekt berücksichtigen könnte. Schwer genug, auf der Ansaugseite etwas halbwegs genaues hinzubekommen

Es gibt aber andere Effekte in der Abgasanlage, die können wir gerne in einem anderen Thema diskutieren, sonst wird das hier ein reines Chaos...

zschoper-junior · 10. März 2022, 12:03

Schilling schrieb:

Btw was ich noch kommentieren wollte, da viele deutlich kürzere Trichter fahren:

Das geht natürlich prinzipiell auch. Die Idee ist ja, dass die Druck/Schallwelle, welche bei ES auftritt, sich im Ansaugkanal (welcher von Ventilsitz bis Ende Trichter geht) in Richtung Trichterende bewegt, dort durch die plötzliche Volumenänderung reflektiert wird und wieder zurück zum Einlassventil wandert. (Erste reflektierte Welle) Idealerweise ist zu diesem Zeitpunkt das Einlassventil geöffnet und die Druckwelle befördert zusätzliche Luft in den Zylinder, und erhöht damit die volumetrische Effizienz. (Volumetrische Effizienz = Verhältnis theoretisch maximalen Luftmenge im Zylinder zu tatsächlicher Luftmenge im Zylinder).

Druck/Schallwellen werden ja mehrmals reflektiert. Nehmen wir mal an, der Ansaugweg wäre nur halb so lang, als der Schall für einen Hin- und Rückweg braucht. Der Schall würde also doppelt so schnell wieder am EV ankommen. Dann wäre das EV noch geschlossen, und die Welle würde erneut reflektiert werden, und wandert wieder einmal hin und her. Kommt die Schallwelle nun am EV an, ist dieses geöffnet und der Effekt tritt per se auch auf. (Somit zweite reflektierte Welle)

Nachteil dieses Verfahrens ist, dass durch die mehrmalige Reflexion die Druckwelle an Energie verliert, und somit der Aufladungseffekt nur noch deutlich schwächer eintritt. Zusätzlicher Nachteil ist, dass man in den unteren Drehzahlen das Auftreten des Effekts quasi komplett unterbindet, was eine schwächere Drehmomentkurve mit sich zieht.

Wer meine eher schwächliche Erklärung verstanden hat, wird nun merken, dass sich diese Reflexionen in mehrfacher Ordnung zueinander befinden.

Sprich bei gleichbleibender Länge und Halbierung der Nenndrehzahl verändern sich die Vielfachen der Reflexion.

Um das mal praktisch zu betrachten: Ich wähle zB. meine Zieldrehzahl von 8000 u/min, und somit eine Länge von ~39cm. Damit tritt theoretisch bei 8000u/min die erste reflektierte Welle ein. Bei der gleichen Länge tritt nun aber zusätzlich bei 4000u/min die zweite reflektierte Welle auf und sorgt somit auch im mittleren Drehzahlbereich für eine Resonanzaufladung, wenn auch etwas schwächer.

Wen ich jetzt bei 8000u/min auf 24,5cm Ansaugweg gehe (halbe Länge), tritt bei 8000u/min die zweite reflektierte Welle ein, bei 4000u/min muss die Druckwelle jedoch noch öfter hin und her wandern und verliert ihre Energie und damit den Aufladungseffekt zum grössten Teil.

Ich bin übrigens auch der Meinung, dass man um eine Messreihe nicht umhin kommt

Aber ich finde es gut, zumindest einigermassen zu verstehen, was ich denn eigentlich machen will. Wenn es gewünscht ist, kann ich auch noch näher auf das Thema eingehen. Natürlich bis jetzt alles reine Gedankenexperimente basierend auf verschiedene SAE Berichten usw.

also im 2 Takt Bereich tritt der Effekt der schlechtesten Füllung bei 2/3 Drehzahl von Mmax auf! Sprich bei 8000upm maximale Füllung sind wird bei ca 5333upm im „Resonanzloch“

Schilling · 14. März 2022, 10:27

zschoper-junior schrieb:

Schilling schrieb:

Btw was ich noch kommentieren wollte, da viele deutlich kürzere Trichter fahren:

also im 2 Takt Bereich tritt der Effekt der schlechtesten Füllung bei 2/3 Drehzahl von Mmax auf! Sprich bei 8000upm maximale Füllung sind wird bei ca 5333upm im „Resonanzloch“

Ist beim 2 Takter abhängig von der AGA. Pauschal ist das schwierig zu sagen (Siehe Anhang). Aber das ist auch wieder ein ganz anderes Thema, das hat mit der Ansauglänge bei einem 4Takter nur bedingt was zu tun *sorry*

zschoper-junior · 14. März 2022, 18:34

Ja das kenne ich! Ich baue meine Auspuffe auch selber oder auch für Kundschaft.

Trotzallem sollte der Schwingungsverlauf in der Physik gleich sein

Schilling · 14. März 2022, 18:38

zschoper-junior schrieb:

Ja das kenne ich! Ich baue meine Auspuffe auch selber oder auch für Kundschaft.

Trotzallem sollte der Schwingungsverlauf in der Physik gleich sein

Natürlich verhält sich Schwingung physikalisch gleich, ob vier oder zwei Takte

Ich meinte nur, dass es zu diesem spezifischen Thema der Ansauglänge keinen nennenswerten Mehrwert bietet, wenn wir jetzt anfangen, über 2Takt Abgasanlagen zu reden. Ist natürlich nicht böse gemeint, aber es ist in dieser Diskussion einfach keine Hilfe. *sorry*

Schilling · 18. März 2022, 11:54

Ich habe bzgl. der auftretenden Wellen mal ein paar grundlegende Notizen gemacht, um überhaupt mal zu verstehen, wie die ganze Geschichte denn prinzipiell funktioniert. Ich hoffe, es ist soweit verständlich formuliert.

Die Welle, die bei ES auftritt, ist für mich relativ klar und auch sauber definiert (Einlass schliesst ist genau der Punkt, an dem die Welle auftritt bzw. "startet")

EÖ macht mir noch etwas Kopfzerbrechen, da ich nicht heraus finden konnte, ob die Schallwelle durch EÖ auftritt oder die Abwärtsbewegung des Kolbens in Richtung UT dafür verantwortlich ist, und daher habe ich da auch keinen genauen Punkt, um die Rechnung anzusetzen.

(Es treten bei EÖ Spüleffekte auf, die den Unterdruck erzeugen könnten, allerdings könnte es auch einfach die Kolbenbewegung sein. Ich weiss da momentan nicht weiter)

Kann mir da jemand einen Tipp geben?

kai 1 · 19. März 2022, 04:38

Schilling schrieb:

EÖ macht mir noch etwas Kopfzerbrechen, da ich nicht heraus finden konnte, ob die Schallwelle durch EÖ auftritt oder die Abwärtsbewegung des Kolbens in Richtung UT dafür verantwortlich ist, und daher habe ich da auch keinen genauen Punkt, um die Rechnung anzusetzen.

anhand der wellenlänge in verbindung mit der schallgeschwindigkeit sollte dass doch errechenbar sein ?

der schwingungserzeuger ist meiner meinung nach der kolben selber , da der die luft in bewegung setzt durch seine abwärtsbewegung

diese these leite ich mir vom lautsprecherbau ab >
kolben = lautsprecher
zylinder/zylindervolumen = lautsprechergehäuse
saugrohr = reflexrohr

im lautsprecherbau kann ich über das zylindervolumen und die rohrlänge + durchmesser die resofrequenz herleiten / berechnen / simulieren , oder auch andersrum umstellen auf rohrlänge + durchmesser wenn frequenz "bekannt" ist

ob und wie das aber auf nen hubkolbenmotor sinnvoll anwendbar ist keine ahnung , zumal im lautsprecher die luftsäule nur schwingt , ein volumenstrom im dem sinne findet da nicht statt , ich denk auch genau an dem punkt hängt sich meine theorie dann auf :?:

Mfg Kai

Schilling · 20. März 2022, 00:59

Hi Kai,

Das ist prinzipiell korrekt. Mir geht es darum, dass unter der Annahme, dass die Abgasanlage ordentlich funktioniert, auch durch den Spülvorgang schon ein Unterdruck entstehen kann, und bei EÖ somit eine Unterdruckwelle entstehen könnte.

Zweite Variante wäre der Kolben. Da entsteht die Unterdruckwelle theoretisch durch die Abwärtsbewegung, wie du korrekt beschrieben hast. Aber welchen Punkt nehme ich da? Ich müsste nach OT gehen, da bei OT der Kolben keine Unterdruckwelle erzeugen kann, da die Kolbengeschwindigkeit null ist.

Du beschreibst ja einen Helmholtz Resonator, den habe ich auch auf der Liste. Ich habe nur gehört bzw gelesen, dass dieser bei höheren Drehzahlen nicht mehr so gut funktioniert. Aber momentan bin ich da noch nciht weiter gekommen, da ich zuerst den Ansatz möglichst korrekt haben möchte.

Schilling · 24. März 2022, 18:30

Salute,

ich habe mal die Helmholtzgeschichte nach der Engelmann-Methode durchgeplottet. Meiner Meinung nach sind die sich ergebenden Drehzahlen bei gegebenen Ansaugweglängen (ich habe mal von 20-70cm in 5cm Schritten geplottet) nicht wirklich plausibel mit dem, was man sonst so kennt. Was wiederum die Aussage von Heinz Heisler in seinem Buch (was ich jetzt auch noch bestellt habe) bestätigen würde, dass die Helmholtz-Methode für höhere Drehzahlen ab 3600-4000 u/min nicht soo gut geeignet ist.

Oder andersum gesagt: Für die sich ergebenden Drehzahlen finde ich die Ansaugweglängen ein Stück zu lang.

Basis ist ein ABF mit 83er Bohrung und 45mm Klappenteile (weil meiner das so hat) bei 25°C Ansaugtemperatur.

Hat jemand Einwände gegen diese Einschätzung?

Schilling · 8. September 2022, 16:07

Ich habe mal die Helmholtz-Engelmann Geschichte etwas verfeinert und die Ergebnisse sind jetzt etwas näher an der Realität (nur meine Meinung).

Hat jemand zufällig Leistungsdiagramme und Infos zu dem dazu gehörigen Setup? Das würde mir sehr weiter helfen!

Da ich demnächst den Motor einbaue und dann auch langsam die Ansaugung in Angriff nehmen werde, bin ich wieder verstärkt an dem Thema dran und arbeite parallel noch ein paar andere Methoden auf. Ist leider ein sehr mühseliges Thema mit vielen Sackgassen, aber wenns einfach wäre würds ja jeder machen

Lauti · 9. September 2022, 08:15

Schilling schrieb:

Ich habe mal die Helmholtz-Engelmann Geschichte etwas verfeinert und die Ergebnisse sind jetzt etwas näher an der Realität (nur meine Meinung).

Hat jemand zufällig Leistungsdiagramme und Infos zu dem dazu gehörigen Setup? Das würde mir sehr weiter helfen!

Da ich demnächst den Motor einbaue und dann auch langsam die Ansaugung in Angriff nehmen werde, bin ich wieder verstärkt an dem Thema dran und arbeite parallel noch ein paar andere Methoden auf. Ist leider ein sehr mühseliges Thema mit vielen Sackgassen, aber wenns einfach wäre würds ja jeder machen

In Wie fern hast du denn was "verfeinert" ?
Weil die Unterschiede zu vorher sind ja nicht gerade gering

Schilling · 9. September 2022, 09:44

@Lauti: Bei der Helmholtz-Engelmann Methode gibt es einen (variablen) K-Faktor, der aber in den für mich zugänglichen Quellen nicht weiter beschrieben oder erklärt ist. Ich habe über ein paar Herleitungen und Brücken versucht, diesen Faktor mir selbst so gut es geht zu erklären und ihn für "meinen" Motor anzupassen.

Jede Rechnung ist am Ende auch nur ein Daumenwert, wie soll man alle Einflüsse (Temperatur, Eigenschwingungen der Bauteile, Oberflächenrauhigkeit, Kanalformen etc.pp.) auch mit einrechnen können? Das geht schlichtweg nicht.

Ich werde zum Schluss alle Methoden übereinander legen und der Bereich, in dem die meisten Methoden liegen, da wird irgendwo die Wahrheit sein. Man darf auch nie vergessen, dass eine etwas zu lange oder zu kurze Ansauglänge in einem Strassenfahrzeug nun keine grosse Rolle spielt, ob ich nachher meinen Peak bei 7400 oder 8100 u/min habe, spielt nur bei Wettbewerbsfahrzeugen eine Rolle.

Es geht mir nur darum, nachher nicht 10cm daneben zu liegen. Spätestens auf dem Prüfstand werde ich dann auch mit meinen verstellbaren Trichtern noch ein paar Läufe fahren, da niemand (mehr) gewillt zu sein scheint, seine Messungen und Erfahrungen zu teilen

Aber dann hat man mal einen relativ guten Daumenwert für die 16V Motoren (hoffentlich)

student · 9. September 2022, 10:33

Wo ist die Abhängigkeit der Steuerzeiten?