Som ni läst och sett i tidigare artiklar så har BoostBusters och Twostroke.se ett 50cc turboprojekt. Nu kommer en artikelserie där vi berättar om utvecklingen, utmaningar vi stött på under resans gång, samt vilka resultat man kan vänta sig av turbokonverteringen.
Det vore fel att börja redovisa rön om tvåtaktsturbo utan att vara insatt i vad andra gjort för ämnet. Här följer en lista om projekt som jag själv känner. Dessvärre är jag själv (Lennarth, Boostbusters) med även i den historiska återblicken:
Arno Erola 1980-talet i Finland på trecylindrig 2t snöskoter
Lennarth Zanders exjobb 1988 tvåcylindrig Yamaha RD250/RD350
Mike Mazur sålde turbokit till 2t snöskotrar på 1990 talet baserade på Aerodyne turbo
Lennarth Zanders Yamaha TZR125 1995 cirkus
Mats Tikka 2t snöskotrar i norra Sverige från 1990 till nu
BoonDocker o Push turbo idag för 2t snöskotrar med både förgasare och insprutning
Buddfab land speed record AM6 50cc 2007.
Tvåtaktsmotorn med vevhuset som spolpump kräver balans mellan laddtryck och avgastryck för att spolning och infångning skall balanseras mot kolvtemperaturen. Där ligger den största utmaningen med överladdningen.
Turbon är bra att använda eftersom laddtryck och avgastryck ökar ungefär lika mycket men det förutsätter att turbomatchning och avgastemperaturen är rimlig.
Matchningsutmaningen pekar ut att turboladdaren måste vara anmärkningsvärt stor i förhållande till motorns effektnivå eftersom specifika luftförbrukningen är ca 50% högre än för en fyrtaktsmotor, liknar mer siffrorna för en diesel faktiskt. Därutöver skall turbinen vara större än normal i förhållande till kompressorn.
Avgastemperaturen är oftast för låg för att avgastrycket skall bli tillräckligt lågt. Isolerar man avgaspipan kommer man en bit på väg, men det finns en annan väg att gå. Leder man avgaserna efter avgaspipan genom en efterbrännkammare (EBK) kan man utnyttja tvåtaktarens stora restluft- och bränslemängder och omvandla dem till värme.
Typiskt klarar tvåtaktare med kolvstyrd avgasport 700-750°C i avgasporten innan kolven smälter. Avgaspipans stora begränsningsarea sänker temperaturen massflödesberoende men för en 50cc-motor ser man sällan mer än 350-400°C efter avgaspipan.
Leder man dessa avgaser in i turbinen blir det höga avgastryck i förhållande till laddtrycket. Men leder man avgaserna via en EBK nås uppemot 850°C i turbiningången, vilket är i nivå med en fyrtaktsdiesel för personbilar. Då är det lättare att klara tryckbalanseringen.
Kurvorna i figur 1 bygger på effektjämvikten över turbon och visar hur avgastryck beror på olika parametrar.
Figur 1
Jag kan i princip fördubbla effekten med turbo och ett laddtryck runt 100kPa vilket motsvarar eller slår effektökningen för en fyrtaktsmotor. Se figur 2 och 3 med och utan tänd EBK.
Det konstateras att innan EBK tänder uppstår inget laddtryck. EBK tänds genom att först värma avgaserna med en fullastbromsning och sedan provocera fram misfire på lägre varvtal och last. Därefter har man tillgång till övertryck.
Figur 2
Figur 3
Fortsättning följer med projektets kolvutmaningar...
