tmbryhns "H2O - O2"-konvertering - Aka. "Oxyboxer" + DBW

[tmbryhn]

Fast-forward, og vi har nådd våren 2019. Jeg har bedt fabrikken om noen finjusteringer på designed; bla. hvordan kryssdrillingen av enkelte gallerier har blitt utført, samt noen finjusteringer av radier rundt enkelte av journalene. Første batch ankom tidlig på sommeren, og jeg la raskt en veiv til side for balansering slik at jeg ble å kjøre med endelig produksjonsmodell for 2019-sessongen. Ellers ingen store endringer på Oxy'n bortsett fra litt finjustering av statisk kompresjonsforhold som nå ble satt til rundt 12:1.
Kamtid og veivgeometri tatt i betraktning, ga det et effektivt kompresjonsforhold på rundt 8.1:1 - dette er åpenbart ikke endelig dynamisk verdi da fyllingsgrad ikke har blitt inkludert i kalkulasjonen.

[tmbryhn]

Parallelt med veivakselprosjektet, gikk jeg også med noen andre spennende tanker. Det er på tide at vi spoler tilbake til tidlig 2018, hvor jeg kjøpte meg 3D-printer, begynte å leke med 3D-modellering og tanken om å designe mine egne innsug..
Helt siden jeg startet med prosjektet har ønsket vært å kunne kjøre med elektroniske spjeldhus - altså DBW (Drive by wire). Selv om det ennå ikke eksisterer noen offisiell DBW-løsning tiltenkt luftkjølte VW-motorer, vil design av et custom-innsug allikevel åpne opp for en forhåpentligvis elegant og ryddig implementering av et slik system.

Prosessen startet med en visjon om å kunne kjøre med et dobbelt DBW-spjeldhus på hver side i tradisjonell IDF/DRLA/IDA-stil, og samtidig forsøke å optimalisere designet mht. plassbesparelse, begrenset behov for ev. modifikasjon av chassis samt at utformingen skulle ha et strømlinjeformet design for å opprettholde et brukbart potensiale for fløde.

Så hvordan kan man få plass til et innsug designet for doble spjeldhus med tilhørende elektromotor/gearbox og med injectorer plassert på utsiden i ønsket posisjon og vinkel for å begrense "wall-wetting" uten å ofre deler av karosseriet i prosessen?
Én ting var sikkert; jeg hadde et klart fortrinn med det relativt smale "30hk"-viftehuset

En av de tidligste revisjonene er klar for printing etterfulgt av mock-up:

[tmbryhn]

Jeg startet med å sammenlikne med et tradisjonelt IDF-oppsett og innså raskt at jeg var på rett spor hva plassbesparelse angikk.
Her var målet å dra nytte av det store tomrommet som befinner seg imellom forgasseren og viftehuset og følgelig sitte igjen med en betydelig smalere motor.

[tmbryhn]

Neste naturlige steg var mock-up i bil. En tom long-block med kjøling, innsug og spjeldhus (TB) ble klargjort.
Her ble det gått et par runder med design-revisjoner og 3D-prints for å finne optimal plasering av spjeldhuset slik at jeg til slutt kunne ta motor ut/inn uten behov for demontering. En annen åpenbar forutsetning var også at luka kunne åpnes/lukkes 100% uten kollisjon.
Pga. offset mellom sylinderbankene sett ovenifra - altså at syl 1&2 befinner seg lenger unna gearkasse/torpedovegg, besluttet jeg å flytte bulkhead-connector over på H. side for å få klaring til et ev. fremtidig tenkt luftfilterhus ved oppkobling av motoren.

[tmbryhn]

Underveis begynte jeg også å leke med tankene om å ha "top-shot"-innsprøytning i staged setup; altså at motoren utstyres med et sett primær-injectorer konvensjonelt plassert i innsuget ovenfor innsugsportene, mens sekundær-injectorene plassert over traktene såkalt "stages" inn ved høyere turtall og belastning. Dette systemet har blitt brukt på flere generasjoner av F1 og er fortsatt i bruk av flere motorsykkelprodusenter.

Motivasjonen for implementeringen av top-shot injection er nokså pragmatisk; jeg ønsker å ha muligheten til å måle i hvilke grad en slik løsning kan bidra til økt effekt innenfor det turtallsområdet våre motorer typisk opererer.



På dette tidspunktet begynte det å nærme seg et relativt klart design, men det var fortsatt en og annen justeringer som skulle til før jeg følte at jeg var i mål...

[tmbryhn]

På dette tidspunktet er det kanskje naturlig at man undres; "skal han faktiskkjøre med innsug printet av plast?! ... Eller er dette kun for tilpasning og prototyping av et design som senere skal støpes eller CNC-maskineres av aluminium?"



Kommer tilbake til det

[tmbryhn]

Men før vi fortsetter med innsugene kan vi jo ta en titt på litt parallelle operasjoner. Det har skjedd en del utvikling på elektronikkfronten med hensikt å tilnærme seg et relativt moderne EMS (Engine management system), hvor målet er å ende opp med et kontrollsystem som kan gjøre mer enn å kun kontrollere fuel og tenning på en forbrenningsmotor.

Det bør for lengst være åpenbart at dette prosjektet har blitt mer og mer tilsiktet R&D enn noe annet, og i den forbindelse er det naturlig at Oxy'n vil bli brukt til å teste nye ideer og prototyper. Det siste året har jeg mikset sammen en og annen EMS-relatert add-on, og det skal bli spennende å til slutt sy det hele sammen til et integrert system...

Først ut er EGT-kontrolleren:
EGT-systemet (Exhaust gas temperature) brukes til å lese eksos-temp. (oftest per sylinder) ved hjelp av spesialiserte sensorer typisk montert rett etter munningen til eksosporten. Tanken er at EGT-avvik ofte har en sammenheng med avvik i AFR gitt at andre variabler som f.eks. tenning og innsugsluft-temp. er lik for hver sylinder.
Videre kan man foreta prosent-basert "trim" av fuel-mengde per sylinder for å utligne dette. Avvik i AFR oppstår typisk fordi man enten har ulik airflow per sylinder, lokale trykkforskjeller i fuel rail eller injectorer som ikke er 100% matchede. Dette er oftest ikke et betydelig problem, men skal man optimalisere en motor til fingerspissene er det en klar fordel å kunne tune motoren på "per cylinder"-basis - både mht. fuel og tenning.



En annen fordel er at EGT-systemet kan brukes til å sette opp sikkerhetstrategier i EMS for såkalt "limp home"-modus hvis avviket blir for stort, f.eks. som følger av en injector er i ferd med å svikte. Billig forsikring...

[tmbryhn]

For montering designet jeg en klemme som kunne festes til CSP traction bar-en jeg har over girkassa.
Et fint samlingspunkt for EGT-sensorene.

[tmbryhn]

Neste ut er VSS-anordningen - Vehicle speed sensor.
Løsningen er skreddersydd for IRS-oppsett og er 100% bolt-on.

Sensoren sender pulser til EMS ved å lese en roterende tannkrans festet til en av drivknutene. På denne måte kan road speed kalkuleres basert på antall pulser per omdreining og hjulets diameter eller omkrets. Ved å lese vinkelhastighet på begge drivhjulene og f.eks. et av hjulene uten drift kan man også detektere wheel slip og videre implementere en traction control-strategi i EMS.
Hvis man også kjenner utvekslingen til de forskjellige girene samt differensialens sluttutveksling, kan EMS også kalkulere hvilke gir som er aktivt uten behov for sensorer ifm. gear shifter-mekanismen - nok en fordel hvis man enkelt ønsker å ta ibruk strategier som "boost by gear" for å begrense moment ved lave gear for igjen å utelukke hjulspinn.

Graver man dypt nok og ser mulighetene er det nesten ingen grenser for hvor mye funksjonalitet man kan dra nytte av med nok sensor inputs  

[tmbryhn]

Sensor- og signalledningene fra VSS og EGT-modulen ble ført tilbake inn til "ren side" igjennom varmekanalen.

[tmbryhn]

Jeg designet også et 3-aksialt akselerometer for å kunne logge kreftene som virker på bilen ved f.eks. pådrag, nedbremsing eller igjennom en sving.
Morsomt verktøy for å kunne kalkulere effekt i sanntid eller se hvor grensene for veigrep går ifm. oppsett av understell. Jeg monterte akselerometeret på tunnelen rett foran inspeksjonsluka for girkoblingen, ca. på linje med jekkfestene, med en antakelse om at det er omtrent her senter av tyngdepunktet befinner seg.

[tmbryhn]

Kom over en link til egen tråd via et annet forum, så da kunne man vel like gjerne kaste ut en update på tingenes tilstand 😅

Først og fremst må jeg få å takke de som takkes skal for nok et stemningsfullt og magisk SCC etter to år med nedetid. Den gode viben man har lengtet etter var på plass igjennom hele helgen, og det var mye kult å se både på stripa og rundt camp site. At Skinne-teamet klinte til med en lav åtter søndag formiddag var helt sinnsykt å bevitne! 😁 Det var som alltid trivelig å catche opp med kjente fjes, samt treffe nye ildsjeler, og få en real injeksjon med inspirasjon til videre arbeid 🤓😘



Tredje sesong med printede innsug er på hell, og det hele har fungert upåklagelig og gitt omtrent 1000 mil med kjøreglede så langt.
Spec på motor forøvrig er uendret siden 2018, og jeg anser oppgraderingen av innsugene som siste tilskudd i en rekke av R&D-hyss som har blitt gjort siden Oxy'n først ble testkjørt til SCC i 2017.

Endelig fikk jeg også anledning til å bremse, bare noen uker før årets SCC:

Dreiemoment & effekt @ nav:
191 Nm (4920 rpm) & 163 hp (6150 rpm)

12,5% drivverkstap = 218 Nm & 186 hk @ svinghjul

Link til dyno-klipp:


Bør også nevnes at jeg fikk logget noen striper på lørdagen, hvor beste tid ble 14,2 sek. Bilen var satt opp med langbeint gatekasse og noen gamle 205x55 sommerdekk. Jeg klarte akkurat å tømme 3.gir ved 402m med en toppfart på omlag 160 km/t (fritt etter hukommelsen, da jeg glemte å ta skjermdump av timeslipene mine 😅).

Endelig spec endte på følgende:
- 84x94
- AA500, m. SS44x37.5, Ti-retainers og enkle Otewa 75. Omtrent 33,5mm ekvivalent MCSA innsugsporter
- 12,4:1
- Web 86C, straight up
- 1 5/8 merged header
- 2x dobble 54mm ETB

Langt ifra noen sensasjonelle dyno-tall, men det var heller ikke å forvente. Denne bastarden har gjennomgått en del revisjoner ifm. testing av forskjellige oppsett og ideer, hvor man har endt opp med et oppsett hvor flere av komponentene mildt sagt ikke helt harmonerer med hverandre; valg av kam, kompforhold og portstørrelser/format stikker seg spesielt ut i den forbindelse 😅
Når det er sagt, så føler jeg at jeg har jeg lært en del om både Oxy-konvertering, CAD/3D-printing, EMS-design, tuning, samt gjort meg opp en og annen erfaring som kan legge grunnlaget for nye hypoteser og videre testing.
Utvilsomt noe av det som gjør dette til en givende og spennende hobby 😊

... Nå står det ett og annet nytt prosjekt i pipeline som jeg gleder meg til å ta fatt på 🤓👍🏼

Skal se om jeg får rotet litt i arkivet og få lastet opp noen bilder fra siste montering sommeren 2020 👍🏼

[tmbryhn]

[tmbryhn]

[tmbryhn]

[tmbryhn]

[tmbryhn]

[tmbryhn]

[tmbryhn]

[tmbryhn]

[tmbryhn]