Borstelloze motor opstarten onder last

Discussie in 'Model elektronica' gestart door calmatosport, 9 feb 2015.

  1. calmatosport

    calmatosport

    Lid geworden:
    16 okt 2007
    Berichten:
    1.186
    Locatie:
    Delft
    Beste mede-modelbouwers,

    Ik ben bezig met een project waarbij een startmotor op een 40cc ethanol gestookte 4-takt motor moet worden gezet.

    Dit is 'm:
    [​IMG]

    De huidige startmotor is een lomp zware borstelmotor waar we graag vanaf willen.
    Het plan is een 35-30 1100kv buitenloper op 4s lipo met een 1:8 vertraging aan de krukas te koppelen. Deze combinatie is volgens fabrieksspecificaties meer dan 2x overgedimensioneerd op de zwaarst gemeten last van de verbrandingsmotor.

    Echter komt deze niet op toeren met een standaard vliegtuig ESC.
    De regelaar lijkt te blijven hangen in de opstartregeling waarbij nog geen significant koppel wordt geleverd en de motor weer stilvalt.

    Waar een vliegtuigpropeller of een auto nog een redelijk constante last is, heeft de motor vrij veel weerstand en nauwelijks vliegwielwerking.

    Aangezien tegenwoordig toch borstelloze motoren gebruikt worden voor vrij uitdagende toepassingen zoals 4D multicopters en gimbals lijkt het me geen onmogelijke opdracht.
    Heeft iemand hier meer ervaring mee?

    Grt, Ron
     
  2. Roelof

    Roelof Moderator Moderator team Forum veteraan

    Lid geworden:
    20 aug 2003
    Berichten:
    29.463
    Locatie:
    Sassenheim
    Gezien sensorloze borstelloze motoren vaak een probleem hebben met het opstarten zou een sensored beter geweest zijn. Hoe draait de motor zonder last?
     
  3. max z

    max z Vriend van modelbouwforum.nl PH-SAM

    Lid geworden:
    4 dec 2009
    Berichten:
    2.278
    Locatie:
    Boskoop
    Toch is er een duidelijk verschil: propellors en ook (goed gebalanceerde) gimbals starten zonder dat er een tegenkoppel is, dat koppel hoeft pas geleverd worden als de motor op toeren komt. In jouw geval moet de startmotor vanaf 0 toeren al tegen de compressie van de verbrandingsmotor in ploeteren. Aangezien de borstelloze motoren voor onze hobby een hele lage ohmse weerstand hebben moet de stroom tijdens het aanlopen in toom gehouden worden totdat door het oplopende toerental er een tegen-EMK ontstaat, waarna pas de volle spanning tot de motor toegelaten wordt en daarmee het volle koppel beschikbaar komt.
    In jouw geval zegt de startmotor bij de eerste ontmoeting met de compressie van de verbrandingsmotor al gelijk "uh-uh, doen we niet". Een goeie ouwe kleplichter zou misschien uitkomst kunnen brengen.

    Roelof, ik denk dat een sensor motor dezelfde problemen heeft.

    Max.

    ps.: ziet er uit als de jaarlijkse inter-universitaire zuinigheidsrally, klopt dat?
     
  4. Roelof

    Roelof Moderator Moderator team Forum veteraan

    Lid geworden:
    20 aug 2003
    Berichten:
    29.463
    Locatie:
    Sassenheim
    De rotor moet draaien om de regelaar goed te laten werken, bij sensored werkt de regelaar direct vanaf 0 toeren.

    Andere optie: Centifugaal koppeling?
     
  5. calmatosport

    calmatosport

    Lid geworden:
    16 okt 2007
    Berichten:
    1.186
    Locatie:
    Delft
    Het is inderdaad een auto voor de Shell Eco Marathon.

    Als de motor zonder last draait is met één regelaar (HK SS60) duidelijk te merken dat deze na het opstarten even 'stationair' draait en daarna pas gaat accelereren, ik vermoed dat alle regelaars een soortgelijk programma hanteren.

    De motor heeft een decompressie op de uitlaatklep maar zijnde een commerciële 4-takt motor gaat het al niet te soepel rond.

    Sensor motoren hebben vaak een hoog Kv en een behoorlijke prijs voor dit experimentje. Het ombouwen naar een sensor motor lijkt me lastig maar er zijn voorbeelden van externe hall sensoren.

    Centrifugaalkoppeling werkt wel, maar de eerste 2 versies hadden de neiging om vast te lopen, vandaar dat we ook kijken of het anders op te lossen is.

    Het backup plan is een goed gedimensioneerde borstelmotor met PBM sturing (of simpel, borstel regelaar)
     
  6. Paul Siemons

    Paul Siemons

    Lid geworden:
    16 sep 2002
    Berichten:
    1.056
    Locatie:
    Wommelgem, Antwerpen, Belgie
    Max-Z zou wel eens dicht in de buurt van het probleem kunnen zitten : zowat onmiddellijk krijgt je motor een "tegenwerking" van de compressie.

    Persoonlijk zou ik toch eens proberen om de startstroompiek te meten van de originele startmotor: dus op het moment dat de startmotor de eerste compressieslag van de zuiger.
    Op die hoge piek zal je esc waarschijnlijk moeten passen volgens mij ?
     
  7. nico v kooten

    nico v kooten

    Lid geworden:
    2 nov 2003
    Berichten:
    2.727
    Locatie:
    Middelburg (zeeland)
    is een startmotor van een 4 takt scooter geen optie? die zijn dacht ik ook niet zo groot, en met reductie
     
  8. nico v kooten

    nico v kooten

    Lid geworden:
    2 nov 2003
    Berichten:
    2.727
    Locatie:
    Middelburg (zeeland)
    of je brushless verder vertragen dan 1:8
     
  9. max z

    max z Vriend van modelbouwforum.nl PH-SAM

    Lid geworden:
    4 dec 2009
    Berichten:
    2.278
    Locatie:
    Boskoop
    Soms hebben regelaars de mogelijkheid om de snelheid het aanlopen te beïnvloeden, van "soft start" naar "hard start". Het laatste lijkt mij de meeste kans hebben, waarbij de startmotor al op toeren komt vóórdat de compressie te hoog wordt. Is daarmee al geëxperimenteerd? En is de startpositie van de verbrandingsmotor te voorspellen of te beïnvloeden?

    Max.
     
  10. Huibert

    Huibert

    Lid geworden:
    5 sep 2005
    Berichten:
    2.996
    Locatie:
    IJsselstein
    Nico, startmotor van een scooter is ongeveer formaat Mabuchi 550. En inderdaad vertraging hiervan is vele malen groter dan 1:8. Bij de scooter drijft de startmotor al met een vertraging van rond de 1:10 de bendix aan waarna deze weer met een grote vertraging het tandwiel op de verbrandingsmotor aandrijft. Oplossing moet je naar mijn idee zoeken in een grotere vertraging en een soort van speling (bendix) in de aandrijving. Hierdoor krijgt de startmotor de kans om iets van toeren te maken en hoeft ook niet gelijk zo ontzettend veel koppel te leveren.
     
  11. calmatosport

    calmatosport

    Lid geworden:
    16 okt 2007
    Berichten:
    1.186
    Locatie:
    Delft
    Bedankt voor het meedenken, ik gebruik dit ook een beetje als een brainstorm sessie ;)

    De motor wil ook niet lekker opstarten met de bougie eruit, dat hele ding loopt vrij stroef (inderdaad, niet echt voordelig voor het brandstofverbruik; nieuwe motor is onder ontwikkeling)

    Een eis vanuit de motor-afdeling is een starttoerental van 2000rpm haalbaar. Vandaar dat de vertraging niet veel groter is. De elektromotor die we vorig jaar gebruikten was een scooter startmotor, echter gevoed door 4s lipo had deze wel erg veel koppel. Dit is vrij slordig opgelost met een serieweerstand :lol:

    De mogelijke opties zijn dus tot nu toe de motor ombouwen met sensor of een goed ontworpen centrifugaalkoppeling
     
  12. Boris100

    Boris100

    Lid geworden:
    17 mei 2012
    Berichten:
    732
    Locatie:
    Nederland
    Meer vertragen zodat je ~1 omw/sec krijgt is meer dan genoeg om een motor te starten.
    De meeste vliegtuigmotoren start je met de hand, die krijgen maar 1 ontsteekpuls per keer.
    Ook wegmotoren kan je starten met de kickstarter en dat zijn dan ook maar een paar pulsjes.
     
  13. Ernst Grundmann

    Ernst Grundmann PH-SAM Forum veteraan

    Lid geworden:
    27 aug 2002
    Berichten:
    13.334
    Locatie:
    Woerden
    Dat is inderdaad niet lekker maar kan je dat niet verhelpen door de motor goed in te laten lopen?
    Als je moet wachten op een nieuwe motor zal je ook moeten wachten tot die er is omdat je de startmotor dan daarop moet aanpassen.

    Dat lijkt mij vrij hoog. Naar mijn idee is zelfs de helft nog ruim voldoende. Dan kan je dus zeker een vertraging van 1:16 gebruiken. Theoretisch verdubbeld dat het koppel.
     
  14. max z

    max z Vriend van modelbouwforum.nl PH-SAM

    Lid geworden:
    4 dec 2009
    Berichten:
    2.278
    Locatie:
    Boskoop
    Ik zou niet te veel rekenen op sensoren. het voordeel van een sensor motor t.o.v. een sensorloze is dat je niet hoeft te wachten totdat er voldoende toeren gemaakt wordt om door de niet bekrachtigde ankerwikkeling een timing puls te laten genereren, maar volgens mij hoeft dat nog niet te betekenen dat de stroombeperking al uitgeschakeld kan worden op dat moment.
    Ik hoop dat iemand met meer ervaring op dit gebied er zijn licht op wil laten schijnen (Ernst?)

    Max.
    Edit: O, daar ben je al :)
     
  15. calmatosport

    calmatosport

    Lid geworden:
    16 okt 2007
    Berichten:
    1.186
    Locatie:
    Delft
    Op lage toeren met een koude inlaat/motor wil de ethanol niet zo best verdampen uit de injector. Dit schijnt best kritisch te zijn... hebben we op een frisse decemberdag ontdekt ;)
    Starten op benzine gaat stukken beter.
     
  16. Ernst Grundmann

    Ernst Grundmann PH-SAM Forum veteraan

    Lid geworden:
    27 aug 2002
    Berichten:
    13.334
    Locatie:
    Woerden
    Lijkt me wat laag maar het zou best kunnen dat je de motor daarmee gestart kan krijgen.
    Je moet bij het starten van een motor niet kijken naar het aantal omwentelingen dat de motor maakt maar hoe snel, in graden per seconde, je hem die omwenteling(en) laat maken. Als je hem een goede zet geeft zal dat heel dicht bij het stationaire toerental zijn. Draai je de prop langzaam rond dan zal hij niet starten. Hoewel, met een goede elektronische ontsteking kan je dat misschien ook wel voor elkaar krijgen.

    Het is bekent dat oude vliegtuig motoren gestart konden worden door 1 cilinder net voorbij de top compressie te draaien en dan de magneet ontsteking een vonk laten geven. Die ene "plof" was dan voldoende om de motor te starten.
    Let op de man in een rood geruit overhemd. Hij draait eerst de motor een aantal keren rond om brandstof/lucht mengel in de cilinders te krijgen en de juiste cilinder in de juiste positie te zetten. Daarna staat hij links naast de motor en draait als een gek aan de start magneto om de vonken op te wekken voor de ontsteking. Pas als de motor voldoende snel draait kan hij daarmee stoppen. ;) Er wordt dus geen startmotor of zo gebruikt!



    Een andere methode was een (hagel ;)) patroon die in een speciale kamer verbonden met één cilinder van de motor wordt geplaatst. Die zuiger moet dan net voorbij de top compressie worden gezet waarna de patroon wordt afgevuurd. De gasstroom drijft de zuiger naar beneden en start zo de motor.



    En een motor krijg je niet gestart als je de kickstart te langzaam naar beneden duwt. ;)

     
    Laatst bewerkt door een moderator: 13 nov 2015
  17. max z

    max z Vriend van modelbouwforum.nl PH-SAM

    Lid geworden:
    4 dec 2009
    Berichten:
    2.278
    Locatie:
    Boskoop
    Ik heb er nog eens over nagedacht, maar wat ik hierboven schreef is maar gedeeltelijk waar. De regelaar zal niet een stroomlimiet in- en uitschakelen, maar juist de stroom altijd beperken tot de maximaal toegestane kortdurende waarde. In jou geval met de HK SS60 regelaar zal dat ongeveer 60 A zijn of iets daarboven. Maar bij elektromotoren is het koppel evenredig met de stroom, dus zou toch vanaf het startmoment het volledige koppel beschikbaar moeten zijn.

    Maar nu het aanlopen. Je zegt dat de motor niet voorbij zijn startroutine lijkt te komen, en dat bij onbelast draaien het ook lijkt dat de motor eerst "stationair" draait en daarna pas op toeren komt. Dat is dus typisch een "soft start". Bij jouw regelaar is dat niet in te stellen. HK geeft aan dat het een plug-and-play regelaar is die voor algemeen gebruik bedoeld is, en waarschijnlijk is daarom een soft start vast ingeprogrammeerd. Als je een andere regelaar kiest, bijvoorbeeld de HK "Red Brick", dan heb je wél de mogelijkheid om "Rapid acceleration" te kiezen, wat HK aanbeveelt voor vliegtuigen met vaste (niet-klapbare) propellor. Misschien gaat het daarmee wel lukken. Let wel: ik heb géén ervaring met die regelaar.

    Max.
     
  18. brutus

    brutus Vriend van modelbouwforum.nl PH-SAM Forum veteraan

    Lid geworden:
    18 nov 2008
    Berichten:
    27.768
    Locatie:
    Oldeberkoop
    Ik weet niet hoor... maar 1 omwenteling per seconde is 360 graden per seconde, dus beide eenheden zijn de zelfde grootheid met een factor 360 er tussen maar exact dezelfde dimensie (hoek per tijd).

    Dus dat komt mij heel onbenullig over.

    Een Zenoah met magneetontsteking start behoorlijk betrouwbaar vanaf plm 200 omw/ min (iets boven de 3/sec, de startsnelheid van de FEMA boordstarter) en met het trektouwtje haal je dat ruimschoots. Maar dat heeft met de kracht van de vonk te maken, met een batterijgevoedde ontsteking start hij al veel vlotter, mits de ontsteekhoek er op aangepast is (anders hakt hij achteruit en ramt hij de starttandwielen in elkaar).
    Grotere motoren starten reeds bij lagere toerentallen, dus die viertakt, die zal bij 200 omw/min toch echt al aardig betrouwbaar moeten willen starten.

    Wat de invloed van Methanol daarop is weet ik niet, maar mijn vonk-ontstoken "ex-gloeipluggers" starten, zodra de carburateur nat is, absoluut betrouwbaar bij nul graden, zelfs als de motor de hele nacht in die temperatuur gestaan heeft. Nog geen drie weken geleden hoogstpersoonlijk getest.
    Mogelijk gedraagt injectie zich anders dan carburatie, maar ik heb altijd begrepen, dat injectie juist BETER moet starten, omdat de verstuiving van de brandstof onder druk altijd optimaal is ongeacht van het starttoerental, en ook de lucht/brandstof verhouding veel beter blijft kloppen, terwijl bij een carburateur die verstuiving juist zeer verslechtert bij lage toeentallen en dus lage luchtsnelheden in het inlaatkanaal, en ook de mengselsterkte af gaat wijken.

    EDIT: sorry, zie net dat je Ethanol wilt gebruiken. Daar heb ik nul ervaring mee, zou niet durven zeggen wat daarvan de uitwerking is op het starten.
    Maar een schot remmenreiniger start ALLES! :D

    Je wilt met een 1100 kV startmotor en 4S werken zeg je. Dat betekent dat je startmotor onder last ruwweg (natte vinger werk) zich op zijn gemak voelt bij ergens tussen de 13000 (lege accu) en bijna 15000 toeren (stampvolle accu).

    Uitgaande van die 200 toeren (2000 is echt nonsens, dat is anderhalf keer zo hoog als zijn stationaire toerental) zou je dan een vertraging moeten hebben van 13000/200= 65:1 om bij "bijna lege" accu nog comfortabel te kunnen starten.
    Dus als je aan de motor 8:1 hangt, moet je nog een starterkrans/rondsel verhouding hebben die ook in de buurt van de 8:1 ligt
    En bij die vertraging gaat je regelaar ook echt niet gek doen, dat garandeer ik je.

    8:1 is gewoon niet realistisch.

    Ik ben de getallen vergeten, maar ik heb ooit de tandjes van die FEMA boordstarter geteld, en die overbrenging was volgens mij eerder groter dan kleiner dan die 65:1

    Groet, Bert
     
    Laatst bewerkt: 10 feb 2015
  19. calmatosport

    calmatosport

    Lid geworden:
    16 okt 2007
    Berichten:
    1.186
    Locatie:
    Delft
    Houd er rekening mee dat dit niet bepaald de standaard toepassing is, als het een vliegtuig motor was had ik het heel anders gedaan.

    De regelgeving schrijft voor dat er niet met hoge drukken gewerkt mag worden en perslucht injectors is geen realistische optie. Het mengen van de ethanol met de lucht moet komen van de turbulentie in het gashuis en de swirl in de verbrandingskamer. Dit werkt prima vanaf +/- 2000rpm maar langzaam gewoon niet. De motor heeft een hoge stationairloop van minimaal 1800rpm ook mede door het lichte vliegwiel.

    Om terug te komen op de startmotor: we hebben nog 2 andere regelaars gebruikt, waaronder een Turnigy Plush met de softstart op OFF en de timing ook gevarieerd.
    Ik heb niet veel verstand van elektro motoren maar aangezien het koppel (ongeveer) recht evenredig is aan de stroomsterkte had ik verwacht dat de motor zelf het wel aan kan.
    De elektromotor is gedimensioneerd met behulp van de koppel-toeren kromme op ruim 2x de waarde van de dynamische wrijving + gemiddelde compressie, verkregen uit een meting. "in theorie moet het werken" iets waar ik ook niet dol op ben, maar de vraag is waarom niet.
     
  20. brutus

    brutus Vriend van modelbouwforum.nl PH-SAM Forum veteraan

    Lid geworden:
    18 nov 2008
    Berichten:
    27.768
    Locatie:
    Oldeberkoop
    Onnozele vraag mischien, maar waarom moet er met Ethanol gewerkt worden?

    Wat is de injectiedruk waar jullie mee (mogen) werken?

    OK, die motor zal dan 1800 RPM stationair lopen.
    Wil nog steeds niet zeggen dat er een startoerental zelfs ook maar bij benadering in de buurt nodig is: een automotor draait (afh van het autotype) ergens tussen de 800 en 1200 toeren stationair, maar tel het starttoerental maar eens voorzichtig mee: als je 120 omw/min haalt met de starter, ben je spekkoper, en toch start het ding. Ook de ouderwetse gebakjes met contactpuntjes ontsteking....

    Blijft je probleem om een ontsteekbaar mengsel in die cylinder te krijgen bij die lage toerentallen.
    Nu weet ik niet welke mogelijkheden jullie apparatuur allemaal toelaten, maar hier een aantal losse flodders:
    Bij de meeste motoren lossen ze dat op door het mengsel zo gigantisch te verrijken, dat er altijd wel iets ontsteekbaars in de cylinder zit... Benzine verdampt namelijk ook niet altijd snel genoeg als het koud is, en ook benzine wil in vloeibare vorm niet branden.
    Alternatief kun je multispark toepassen (dat de bougie tijdens starten of desnoods altijd, in plaats van een vonk, een stuk of wat vonken zeer kort na elkaar geeft).
    Ander mogelijk alternatief is een dubbelloops gashuis, met een kleine en een grote diameter. Injectie in de kleine diameter verzekert je er van dat je in elk geval bij lage toerentallen toch voldoende hoge luchtsnelheden hebt voor de vermenging

    Kun je niet je injectie zodanig programmeren dat zolang je de startmotor activeert, het mengsel hetzij toenemend, hetzij met een vast bedrag rijker wordt, en hetzij door loslaten van de startknop, hetzij door een minimum toerental grens weer normaal gezet wordt?? Dat lijkt me redelijk haalbaar.

    Maar ik blijf er bij, dat je startoverbrenging niet past bij je startmotor toerental, en ook uitgaan van de gemiddelde compressie is niet het juiste uitgangspunt, dat werkt alleen als het startoerental reeds aanwezig is en er een voldoende zwaar vliegwiel is (of als het een multicylinder is, waarbij de ene expandereende cylinder helpt met de volgende pot door de compressie te drukken). Zo niet, dan komt je motor tot vlak voor het dode punt, en daar komt hij niet verder door de compressie, omdat er geen massa achter zit.
    En als hij dan ook nog eens toevallig WEL ontsteekt, dan gebeurt dat voor top en is dat met een beetje pech voldoende om de boel tot stilstand te brengen.

    Groet, Bert
     

Deel Deze Pagina