Calculating your cars volumetric efficiency
Pernah memiliki salah satu dari hari-hari di mana Anda tanpa sengaja tersandung pada sesuatu yang sebenarnya bernilai dpikirkan? Mungkin gagasan sangat baik itu berharga untuk dituliskan dan menyelidikinya. Suatu hari diantara beberapa email yang dilemparkanbolak-balik antara teman Tom dengan Tom Deskins. Membicarakan tingkat aliran dan arus udara sehingga Tom tes dilakukan ke beberapa bagian induksi LS1. Teman Tom melibatkan diri dalam pemeriksaan karena dia menguasai masalah throttle body untuk Tom tes untuk digunakan.
Dalam diskusi tersebut, Tom menyebutkan bahwa ia bisa membuat tebakan kasar apa efisiensi volumetrik mesin, adalah dengan hanya menggunakan alat scan untuk mendapatkan data. Teman Tom pikir itu ide menarik. Ini bisa memberitahu mereka efisiensi volumetrik dari mobil, dan mereka tidak akan menggunakan asumsi 80% ketepatannya, karena memberikan asumsi sekitar 80% tidak memberikan masukan atau membuktikan peringkat efisiensi volumetrik mobil anda. Pada saat itu, Teman Tom mulai menemukan "true" efisiensi volumetrik mobilnya.
Apakah efisiensi volumetrik
Efisiensi volumetrik adalah pengukuran dari seberapa dekat laju alir aktual volumetrik, yaitu laju aliran volumetrik teoritis. Sebuah mesin memiliki volume set (perpindahan) yang dapat dihitung. Namun, mesin Anda tidak akan menggunakan volume penuh (100%) karena kerugian gesekan, kebocoran, dan konstruksi air induction system engine kurang begitu baik sehubungan dengan umurnya (titik hasil yang menurun ).
Saat memutar kunci kontak dan Anda tidak bisa menemukan mobil Anda berjalan dengan baik dan tidak mencapai kinerja nominal. Jadi, Anda "harus" keluar untuk membeli komponen-komponen bagian sistem induksi udara, satu set packing kepala silinder, cam , dan mungkin komponen sistem exhaust yang baru. Itu semua atas nama ilmu otomotif, setidaknya itu adalah bagaimana kita menjelaskan kecanduan kita untuk belah engine atau maintenance lebih baik. Semua hal tersebut membantu meningkatkan efisiensi volumetrik engine dan hasilnya sampai output daya dari mobil yang optimal
Menggunakan alat scan untuk mendapatkan data yang diperlukan
Kami menggunakan Auto Tap, scan tool yang sangat populer yang bekerja pada komputer notebook Anda. Anda menerima sebuah program perangkat lunak dan kabel yang menghubungkan komputer notebook Anda ke mobil Anda. Tiga parameter harus login sebelum data dapat dikumpulkan dengan tepat.
Parameter pertama adalah kecepatan mesin, atau putaran per menit. Parameter kedua adalah tingkat aliran massa dilaporkan oleh sensor aliran massa udara dan parameter terakhir adalah suhu udara intake. Parameter ini dicatat pada tutup kotak udara pada tahun 1999 Camaro Z28 mobil teman Tom.
Ada satu alat untuk merekam data yang benar dan akurat. Anda HARUS memiliki alat rekam massa aliran udara ambaian yang dipasang pada mobil Anda atau disekitarnya saat mengambil data. Sensor aliran massa udara tergantung pada aliran laminar (layar aliran) dan penampang aliran massa udara.
Setelah ketiga parameter masuk memungkinkan kita untuk melanjutkan ke langkah berikutnya dalam pencarian kita untuk ilmu pengetahuan. Berikut adalah contoh dari Auto Tap log file of the data parameters yang kami login.
* Mesin kecepatan - 5.993 rpm
* Laju aliran massa udara - 34,32 lb / menit
* Pengambilan suhu udara - 70 ° F
Densitas udara
Salah satu masalah pertama yang saya temui ketika mencoba untuk menghitung efisiensi volumetrik engine saya mengubah aliran massa mengalir volumetrik. Mengingat tingkat aliran massa udara, Anda harus memiliki densitas udara untuk menemukan laju aliran volumetrik. Kerapatan berbanding terbalik dengan temperatur dan dapat dengan mudah dihitung pada suhu apa pun. Massa jenis udara pada 32 ° F dan 1 atmosfer adalah 0,0808 Ib/ft3. Mengetahui kerapatan udara pada temperatur tertentu, Anda dapat menggunakan rasio (lihat Persamaan 1) untuk menentukan kepadatan untuk suhu udara masuk.
Derajat Fahrenheit (° F) tidak akan bekerja dengan benar menggunakan metode ini. Derajat Fahrenheit harus dikonversi ke suhu absolut, derajat Rankine (° R). Ketika mengkonversi Fahrenheit ke Rankine, tambahkan 459,67 untuk pengukuran Fahrenheit untuk mendapatkan suhu mutlak (° R).
Suhu udara yang Anda gunakan untuk menghitung kerapatan selalu satu untuk debat. Saya menggunakan direkam oleh sensor suhu udara intake mobil suhu. Ini adalah aman untuk mengasumsikan bahwa udara akan memanas lebih jauh dengan waktu yang masuk intake manifold. Persamaan yang membuat kami sedikit anak laki-laki konservatif tapi cukup dekat untuk niat kami. Orang lain mungkin menggunakan suhu lingkungan (suhu lingkungan). Saya pikir masih terbaik untuk menggunakan suhu yang komputer mobil (PCM) mengakui dari sensor suhu udara intake.
Equation 1
Where:
t1 = Temperature of air for a known density (32 °F @ 0.0808 lb/ft3)
t2 = Temperature of the intake air measured by the intake air temperature sensor (°R)
d1 = Density of air for a known temperature (0.0808 lb/ft3 @ 32 °F)
d2 = Density of the intake air (lb/ft3)
t2 = Temperature of the intake air measured by the intake air temperature sensor (°R)
d1 = Density of air for a known temperature (0.0808 lb/ft3 @ 32 °F)
d2 = Density of the intake air (lb/ft3)
Solving for d2:
Calculating your car's volumetric flow rate
Now you are ready to calculate your car's actual volumetric flow rate. Multiply the mass flow rate (MFK) from the Auto Tap log file, by the density of the intake air (d2) at that specific mass flow rate. This gives you the actual volumetric flow rate of your engine. This is illustrated by Equation 2 where the actual air flow by our engine at 5,993 rpm is calculated.
Equation 2
Where:
AVF = Actual volumetric flow rate (ft3/minute)
MFK = Mass flow rate taken from Auto Tap log (lb/minute)
d2 = Density of air for the intake air (lb/ft3)
MFK = Mass flow rate taken from Auto Tap log (lb/minute)
d2 = Density of air for the intake air (lb/ft3)
Solving for d2:
Calculating theoretical air flow for your engine
Knowing the theoretical air flow in cubic-feet per minute (cfm) your car can take in at a given engine speed (rpm) is an absolute must in determining volumetric efficiency. In order to figure out what the theoretical amount of air your engine will "ingest" at a certain rpm, you will have to answer a few questions. What is the displacement of your engine? For what maximum rpm do you want to design? Do you have a four- or two-stroke engine?
Since we own 1999 Camaro Z28, we will use the LS1 with no internal engine modifications as our design engine. Our LS1 has a displacement rating of 346 cubic inches (in3). We will calculate the theoretical air flow at 5,993 rpm because we have the Auto Tap data at that rpm. Our engine is a four stroke engine like all pushrod V-8's on the road. Having a four-stroke engine is represented by a value of two. This equation will show how much air is needed when the engine operates at 100% efficiency at 5,993 rpm. Equation 32 is for electronic fuel injected cars only
Equation 3
Where:
rpm = maximum design rpm
TAF = Theoretical air flow (ft3/minute)
VE = Volumetric efficiency (100% theoretical)
ED = Engine displacement (in3)
ES = Engine stroke (2 for a four stroke engine)
C = Conversion factor from in3 to ft3
TAF = Theoretical air flow (ft3/minute)
VE = Volumetric efficiency (100% theoretical)
ED = Engine displacement (in3)
ES = Engine stroke (2 for a four stroke engine)
C = Conversion factor from in3 to ft3
Solving for TAF:
Calculating volumetric efficiency
The volumetric efficiency is simply the actual volumetric flow rate divided by the theoretical volumetric flow rate multiplied by one hundred. Equation 4 shows the volumetric efficiency using the data from the previous two equations. This will tell us the volumetric efficiency of our car at 5,993 rpm.
Equation 4
Where:
VE = Volumetric Efficiency (%)
AVF = Actual volumetric flow rate (ft3/minute)
TAF = Theoretical air flow rate (ft3/minute)
AVF = Actual volumetric flow rate (ft3/minute)
TAF = Theoretical air flow rate (ft3/minute)
Solving for VE:
The results you get from your calculations should help you better understand how your car will react with future modifications. Be sure to establish a baseline and test your car after every modification. Although the values we have calculated are not exact and a little on the conservative side; they are close enough for us weekend wrench-turners.
- Eric Barger
Editors: Tom Deskins & Kelly Barger
Works Cited
1. Deskins, Tom. Interview.
2. Vizard, David. How to Build Horsepower. Volume 2. Page 60.
3. Green, Don, and Robert H. Perry. Perry's Chemical Engineers' Handbook. 6th edition. New York: McGraw-Hill, 1984.
Web Author: Eric Barger help@installuniversity.com
Copyright © 1999 - 2002 Eric Barger. All rights reserved.
Revised: June 07, 2007
