Perguntas PLENUM 16v GM

blue label escreveu: cara eu faria, mas não posso pegar um projeto para entregar daqui dois anos

não ta sobrando tempo para mecher em nada

para voce ter ideia to a 1 mês tentando abrir uma borboleta de marea que tenho aqui para montar no meu carro

rook escreveu: Arte do coletor de admissão

Quando construtores de motores de corrida falam a respeito de "integração das peças/partes" em motores injetados, um dos tópicos da discussão é planejar onde você quer que a sua potência se localize ao longo de toda faixa.

Os sistemas de indução podem ser "ajustados" ou projetados para terem características que podem melhorar o modo como são preenchidos os cilindros e determinar onde o PICO DE TORQUE vai ser localizado ao longo da faixa de rpm. Isto é que chamamos de colocação da faixa de potência intencional.

As três características de um coletor de admissão com uma plena que determina a localização do pico de torque são estas:

- volume da plena
- comprimento do duto
- area do duto


I. RAM AIR THEORY

Se pensa que o ar seco se comporta como um fluído elástico e compressível. No artigo "Ideas: Flow capacity, flow velocity, and flow quality", discutímos as diferenças entre fluxo de fluídos laminar contra turbulento. Entretanto, ao invés de observar as dinâmicas dos fluídos, também pode se olhar o fluxo de massa de ar em termos de seu comportamento acústico ou comportamento como uma onda de som e suas frequências.

Ondas de som viajam como pulsações ondulantes para cima e para baixo pelo duto do coletor de admissão. Estes pulsos têm uma frequência ou ressonância e carregam energia. Você ficará surpreso em descobrir que o ar não somente é sugado para o motor mas também pode ser forçado pelas válvulas de admissão do motor mesmo em acertos naturalmente aspirados.

Em um motor naturalmente aspirado, no ciclo de admissão, o pistão desce criando uma área de baixa pressão na câmara de combustão que é menor que a pressão atmosférica e quando a válvula de admissão abre, o ar de fora está direcionado percorrendo o duto do coletor de admissão.

Uma vez que o ar (como uma onda de som) percoreu o duto, ele NÃO para simplesmente quando a válvula de admissão se fecha e espera que a válvula de admissão reabra.

Ao invés, quando a válvula de admissão se fecha, esta onda sonora de ar retorna das "costas" da válvula e viaja na velocidade do som de volta na direção à plena do coletor de admissão (onda de rarefação).

Uma vez que a onda alcança a plena, a onda de ressonância é isolada e a câmara da plena se comporta como uma câmara de ressonância. O que é uma câmara de ressonância?

A analogia usada pela maioria dos engenheiros mecânicos para explicar como a câmara de ressonância funciona é que ela age como uma mola oscilante (exemplo: imagine a plena agindo como a mola) com um bloco atachado no final da mola (imagine a onda de ar no duto se comportando como um bloco). Quando o bloco comprime a mola, a mola produz ou guarda energia e quando a mola descomprime, o bloco é empurrado ou potencionado quando se afasta da posição de compressão da mola.

Como nosso bloco e nossa mola, o ar ressona (ou comprime a mola) em uma certa frequência (mola comprimindo e descomprimindo) dentro da plena e ganha energia (pressão). A onda de ar é então devolvida à velocidade do som pelo duto em direção à válvula de admissão novamente. Mas desta vez foi dado um "empurrão" extra vindo da câmara de ressonância. A nova onda de som indo para a válvula de admissão tem uma pressão positiva e está deslocando-se a um alto tom ou energia (alta frequência sonora).

As idas e vindas das ondas de som diante à válvula fechada à plena e depois de volta ocorre novamente várias vezes ao longo das aberturas contínuas da válvula. Por que isto ocorre?

Estas ondas de ressonância refletidas não alcançam a válvula quando ela reabre e então continua a refletir. Isto continua até que várias ondas sonoras refletidas (ou colunas) empilham (amplificadas) na válvula de admissão fechada. A energia (ou pressão) destas amplificadas ondas refletidas crescem até elas alcançarem uma máxima energia (e pressão).

O truque para o acerto da ressonância (ou som) do coletor de admissão é ter estas ondas amplificadas ao máximo quando alcançarem a válvula de admissão logo que ela abre. O mecanismo básico do acerto ou projeto do coletor de admissão é prover alta pressão na válvula de admissão para que a taxa do fluxo da massa para dentro do cilindro é aumentada a uma certa velocidade do motor ou rpm. Nós fazemos este acerto mudando o comprimento do duto e o diâmetro (área).

Por aumentar a pressão através de ondas sonoras (ou colunas) ressonantes empilhadas (ou refletidas) e liberando este "boost" a uma rpm específica você pode conseguir um alto preenchimento de cilindro [exemplo: alcançar uma eficiência volumétrica (EV) maior que a cilindrada. O motor aspira a uma EV > 100%].
As ondas de pressão positiva refletidas da plena, quando chegam no momento certo, na verdade empurram mais ar para dentro do cilindro além do efeito do pistão sugando o ar. Não apenas você controla a localização onde o pico de torque ocorre variando o comprimento e o diâmetro do duto, você consegue um ganho em potência usando o efeito da ressonância da plena. Isto é o que chamamos de "sobrealimentação acústica".

Já que a Mopar foi uma das primeiras a utilizar a teoria RAM em um carro de rua.

Tem um bom cálculo para mostrar quantas vezes uma onda sonora de ar vai e volta antes de finalmente alcançar uma válvula de admissão aberta em sua rpm desejada.

O volume da plena vai variar em tamanho dependendo da aplicação mas a regra geral é que as configurações em carros sobrealimentados requerem um volume de plena maior do que os aspirados. Então coletores de admissão como um "Venom" ou um "STR" com uma enorme plena são muito grandes para um motor n/a. Alguns especialistas sugerem que o volume da plena para um pico de torque entre 5000-6000 rpm deve ser igual a 50-60% do "equivalente" deslocamento em um quatro cilindros. Em motores aspirados o deslocamento equivalente = real deslocamento.
Em motores sobrealimentados, o deslocamento equivalente = quanto volume de ar é soprado para dentro do motor.

O pico da eficiência volumétrica ocorre no pico de torque. Então quando nós liberamos esta desenvolvida onda amplificada justo no momento certo em que a válvula de admissão está abrindo, nós temos o pico de torque a esta rpm.

Portanto, projetando um coletor de admissão com um certo volume da plena e tamanho dos dutos, você pode controlar a que rpm o motor vai alcançar o pico de torque e mais importante, você vai ter mais ganhos de força nesta rpm de pico de torque devido a sobrealimentação acústica.

Note que com quatro corpos de borboleta individuais você perde este efeito de ressonância porque as ondas refletidas escapam para a atmosfera e não são armazenadas e retornadas pela câmara plena/acústica. Quatro "bocas" NÃO usam a teoria RAM para ter aquele "empurrão" extra no pico de torque porque eles em forma de corrida normalmente não tem câmara plena. Em alguns casos de rua, uma plena é colocada por razões práticas (diminuição de som e filtragem de ar). Elas contam com muitas muitas grandes quantidades de preenchimento de cilindro passivo baseado no efeito do pistão e usam cornetas com altura e cone afinadas (com uma pilha veloz de formato em S) para ter o efeito do "boost" no motor n/a.

II - Cáculos

Como calculamos e projetamos o coletor de admissão para que as colunas empilhadas de ondas de ar cheguem a uma certa rpm?

Existem duas maneiras de calcular as dimensões para um coletor de admissão. Usando:

1. Fórmulas de dutos com comprimento variáveis ou

2. O método ressonador de Helmholtz

II A.) Fórmulas de dutos com comprimento variáveis

Desde o artigo principal você aprendeu que tubos longos criam pico de torque em uma rpm mais baixa. Isto é verdade não importa se você está olhando para o fluxo de ar em termos de fluídos ou em termos de uma onda sonora.

1. / Uma fórmula: regra de David Vizard's para o comprimento dos dutos em um coletor de admissão

A regra geral é que você deve começar com um comprimento dos dutos de 17.8cm para localizar o torque a 10,000rpm, da abertura da admissão até a câmara plena. Adiciona-se 4.3cm no comprimento do duto para cada 1,000 rotações que você deseja que o pico de torque ocorra abaixo de 10,000 rpm.

Assim, por exemplo, se o pico de torque deve ocorrer a 4,000 rpm o comprimento total do duto deve ser de 17.8cm + (6x4.3cm) = 43.6cm.

Vizard também sugere que você pode calcular o diâmetro ideal do duto pela equação:

Raíz Quadrada [ (rpm alvo para o pico de torque x Deslocamento x EV)/ 3330 ]

SQRT = square root

EV = Eficiência Volumétrica em %

Deslocamento em litros

Exemplo:

Então se queremos o pico de torque a 5800 rpm a 95% EV, EV = 0.95

Raíz Quadrada [ (5800x 1.8 L x 0.95)/3330]

= 1.73 in. or 43.8 mm (1,73 x 25.4 mm/in.) é o comprimento ideal do duto.

2./ Outra fórmula para calcular o comprimento dos dutos para um específico pico de torque rpm: de Steve Magnante da revista Hot Rod

N x L = 84,000

onde N representa a desejada rpm para o pico de torque e L é o comprimento em polegadas da abertura do duto até a cabeça da válvula.

II B.) Cálculos do resonador de Helmholtz

Lembre-se que no início do artigo eu mencionei que a dimensão de três partes de um coletor de admissão podem afetar a localização onde o pico de torque pode ocorrer? Bem, aqui está outra maneira que podemos calcular dimensões estimativas para localizar o pico de torque onde queremos em nosso coletor de admissão.

Um resonador de Helmholtz é uma câmara de resonância acústica (como descrito pela nossa plena acima) que modifica a frequência de uma onda de som como uma mola oscilando com uma massa anexada no final.

onde f = a rpm onde você consegue o pico de torque (a frequência natural da oscilação de pressão na câmara acústica), c = a velocidade do som (=340 m/sec.), S = área do duto, L = comprimento do duto, V = deslocamento por cilindro.

Uma versão simplificada disto está usando a fórmula de Englemann para o referido que também leva em conta taxa de compressão estática do motor:

RPM para o pico de torque =

642 x c x [ Raíz Quadrada (S/[L x V] ) ] x [ Raíz Quadrada { (taxa de compressão-1)/ (raxa de compressão+1) } ]

= 218,280 x [Raíz Quadrada (S/[L x V] ) ] x [ Raíz Quadrada { (Taxa de compressão-1)/ (Taxa de compressão+1) } ]

Para uma explicação mais detalhada na aplicação da teoria do resonador acústico aplicado a sistemas de admissão do Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz's.

Um resonador de Helmholtz é usado não apenas em sistemas automotivos de indução de ar, mas também em projetos de escapes para suprimir o som e muitos projetos não automotivos que envolvem amplificação, como na indústria da música.

III. DIMENSÃO DO TUBO DE ADMISSÃO RAM

Qual é a melhor dimensão de um tubo de admissão para um coletor que acabamos de projetar para um pico de torque em uma rpm particular?

III a./ DIÂMETRO INERNO (D) de um TUBO DE ADMISSÃO RAM

Primeiro método:

D em polegadas = SQRT[ ( Deslocamento x EV x Linha Vermelha) / (V x 18.5) ]

Deslocamento = Total deslocamento em Litros, EV = Eficiência Volumétrica em %, V é a velocidade do fluxo de ar na plena para ressonância do coletor (estimado em 180 pés/seg máx.)

Exemplo: Raíz Quadrada [ (1.8 x 85 x 8500) / (180 x 18.5) ]

= Raíz Quadrada [ (1,300,500)/ (3330) ]

= Raíz Quadrada (391)

= 1.98 in.

Segundo método:

Tamanho do corpo de borboleta é determinado pelo tamanho da plena do coletor.

A melhor maneira para descobrir se o seu corpo de borboleta é muito pequeno para a plena de seu coletor é determinar o que o sensor MAP está lendo (na plena) quando você está com a borboleta toda aberta (WOT - Wide Open Throttle) enquanto o carro está acelerando usando um datalogger. O sensor MAP deve estar igual a, ou perto da, pressão atmosférica. Se não está ou existe uma queda de MAP em WOT, então sua TB está muito pequena.

Um corpo de borboleta de ITR de 70mm (no lado da admissão ou abertura da borboleta) a 65mm de abertura (no lado da chapa): Mais do que suficiente para a maioria dos maiores motores aspirados.

Uma vez que determinamos o tamanho mais adequado do corpo de borboleta para nosso coletor de admissão, então podemos determinar o melhor diâmetro interno.

O diâmetro ideal para uma admissão é quando a admissão tem 25% mais área transversal que a área transversal da abertura do corpo de borboleta. O diâmetro do corpo de borboleta (aumentado ou não), dita o diâmetro interno da admissão.

Lembre-se que a área de um círculo (a abertura de seu corpo de borboleta) é pi x raio ao quadrado e diâmetro = 2 x raio. Se você calcular sua área de borboleta e depois multiplicar ela por 1.33, você vai determinar a área da admissão. Depois, utilize a área do círculo da equação para determinar o raio da admissão.

Portanto, por exemplo, com uma borboleta de 64mm, o diâmetro calculado "ideal" é 71cm de diâmetro interno.

III. b/ COMPRIMENTO DO TUBO DE ADMISSÃO RAM

Um ponto de partida sugerido para o comprimento de um tubo com pico de torque a 6000rpm é 33cm.

Adicione 4.3cm para cada 1000rpm que você quer mover o pico de torque abaixo de 6000.

Ou subtraia 4.3cm para cada 1000rpm que você quer mover o pico de torque acima de 6000.


Links:

www.chrysler300club.com/uniq/allaboutrams/ramtheory.htm
www.chrysler300club.com/uniq/allaboutrams/allaboutrams.html
hred.free.fr/Download/Articles%20Techniq...e%20Calculations.pdf

Algumas coisas que achei pesquisando, tem muito mais, só que acho que não vai ter espaço para tudo isso :x