Allmänna råd vid bilmotortrimning

Fortsättning, sid 3.

TOPPLOCKSMODIFIERING

Att modifiera topplock för att erhålla högre effekt har alltid intresserat motortrimmare. Många teorier och metoder existerar och det förekommer en del "hemlighetsmakeri" i branschen. Vi skall här inte presentera några nya revolutionerande idéer, utan bara gå igenom en del grundläggande teorier och principer som gäller allmänt vid topplocksmodifiering. Först några viktiga begrepp och deras betydelse.

Squish: på svenska skulle man kunna säga "klämeffekt" eller något liknande. Nåväl, "squish" är den slutgiltiga tryckstegringen som gasblandningen utsätts för, i och med att kolvtoppen kommer i omedelbar närhet av förbränningsrummet. I detta ögonblick trycks gasblandningen mot tändstiftet för att sedan antändas. Ett viktigt mått i detta sammanhang är squishhöjden. D v s avståndet mellan kolvtoppen, då kolven är i övre dödpunktsläget (Ö.D) och blockplanet. Squishhöjden är viktig vid utformning av förbränningsrum och beräkning av kompressionsförhållande.

Swirl: är den virvelbildning som uppstår i insugningskanalerna om de är rätt utformade. Swirleffekten är beroende av insugningsportarnas form samt den vinkel gaserna har när de sugs in i förbränningsrummen. Om ordentlig swirleffekt uppnås, fördelas gasblandningen homogent i förbränningsrummen och således erhålls effektivare förbränning. Fig 5 visar hur en insugningsport bör vara utformad för att swirleffekt skall erhållas. Det ovan sagda gäller i högsta grad motorer med s.k siamesportar typ BMC. Om BMC- topplock utformas på rätt sätt kan man erhålla mycket gott resultat. Anledningen är att man med riktigt utformade portar kan erhålla s.k "falska väggar" så att topplocket i princip fungerar som ett 8-portat dito. Den Engelska trimmarfirman Richard Longman o Co har under en lång tid experimenterat med 5-portade topplock. Goda resultat har nåtts.

Gashastighet: gasströmmens hastighet vid en viss punkt i insugningskanalen. Tumregel: hög gashastighet (trånga kanaler) = högt vridmoment, men sämre toppeffekt. Låg gashastighet (stora kanaler) = lågt vridmoment men högre toppeffekt. Man kan beräkna gashastigheten vid en viss punkt medelst följande formel:

Topplocksmodifiering

Gashastigheten i insugningskanalernas smalaste passage bör vara ca: 95 - 110 m/s, vid max varvtal.

Kompressionsförhållande: detta kan uttryckas med följande formel:

Vs = slagvolymen i en cylinder d.v.s kolvarean x slaglängden.

Vk = kompressionsvolymen, är begränsad av förbränningsrummets kontur och kolven i dess översta läge

e = kompressionstalet, förhållandet mellan den innestängda gasens volym då kolven är i sitt nedersta resp. översta läge.

Formeln lyder sålunda:

Topplocksmodifiering

Se Fig 6 angående de olika volymerna. Vs är inga problem att beräkna. Däremot kan det vara besvärligt att beräkna Vk, Vk består ju i princip av tre volymer. Nedifrån räknat:

Squishens volym, packningens volym och förbränningsrummet i toppens volym. De två förstnämnda volymerna beräknas enkelt medelst arean x höjden. Förbränningsrummets volym måste man mäta sig till. Enklast sker detta på följande sätt: skaffa en bit plexiglas. Borra ett ca: 10mm hål i den, lägg toppen upp och ned och se till att den ligger plant. Placera plexiglasbiten över ett förbränningsrum med hålet i mitten. Blanda lika delar fotogen och olja. Fyll ett mätglas med blandningen, eller ännu bättre, en pipett. Läs noga på skalan. Fyll försiktigt förbränningsrummet med vätskan genom hålet. Man ser tydligt på glasskivan då förbränningsrummet är fullt. Läs av på mätglaset hur mycket vätska som gått åt, (1cm2 = 1 ml) D.v.s förbränningsrummets volym.

OBS! Vissa motorer är försedda med kolvar som som har uttag för ventiler. För att beräkna squish-volymen hos dessa motorer, förfar man på motsvarande sätt som beskrivits här ovan, med kolven i Ö.D.

Ökat kompressionsförhållande kan erhållas genom att öka Vs. Borra motorn, slaglängden eller minska Vk. Montera högkompressionskolvar. Fräsa ned, antingen topplocket eller motorblocket. Egentligen bör man experimentera fram rätt kompressionsförhållande för varje motor, men generellt kan sägas att landsvägstrimmade motorer fungerar bra med en kompression på ca: 10,0 - 11,0:1. Racingmotorer kräver högre kompression ca 11,5 - 13:1.

Observera, skilj noga på kompressionsförhållande och kompressionstryck. Kompressionstryck är det värde man erhåller vid mätning med en kompressionsmätare, kompressionstrycket håller värden mellan 11 - 18 kg/cm2. Syftet med ett kompressionsprov är testa motorns kondition, inte att bestämma motorns kompressionsförhållande. Således en motors kompressionsförhållande måste alltid beräknas matematiskt.

Man brukar generellt indela modifierade topplock i olika stadier eller steg som vi brukar säga.

Steg I är den lägsta trimmningsgraden och innebär i princip att man slipar bort gjutskägg i kanalerna samt polerar dessa. Dessutom ser man till att grenrören passar väl med respektive port. Grenrörspackningen ryms samtidigt upp så att den inte är i vägen för gasströmmen. Vanligen fräser man ned topplocket ett par mm för att höja kompressionen. Steg 1 är en vanlig landsvägstrimning som kan ge ett par extra hk.

Steg II innebär att kanalerna rymms upp ordentligt, förbränningsrummen fräses ur och ges en riktigare utformning. Vid dessa modifieringar byter men ventilerna mot större och monterar ventilstyrningar av brons. Steg II topplock brukar utformas så att kanalerna passar insugningsrör för Weberförgasare t.ex. och således bör man vid montering av Steg II topplock samtidigt montera mera passande förgasare och grenrör. Steg II är ganska omfattande modifiering som kan ge stor effekthöjning i kombination med rätt kamaxel, förgasare etc. Dock kan man fortfarande använda motorn för landsvägskörning.

Steg III brukar även kallas fullrace. Topplock i Steg III är nuförtiden mycket avancerade. De är helt utformade för racingbruk och olämpliga för landsvägskörning. Ventilsätena brukar vara så kniveggstunna att man bör slipa in ventilerna efter ca: 60 - 80 mil. kompressionen ligger ofta på 12 - 13:1. Dessa topplock är försedda med största möjliga ventiler och ibland har man t.o.m. monterat excentriska ventilstyrningar för att kunna få plats med riktigt stora ventiler. Vanligt är också sådana finesser som ventiler i niomicstål och ventilfjäderbrickor i titanium.

Att tillverka en fullgod fullracetopp är ett hantverk som fordrar mycket stor skicklighet samt lång erfarenhet av racingmotorer. dessutom måste man förfoga över ett antal högvarviga slipmaskiner av olika modeller samt en komplett uppsättning slipstift och fräsar. Således ingenting för amatörer. Däremot kan man med lite arbete, och en hobbyborrmaskin försedd med böjlig axel, mycket väl bearbeta ett topplock enligt Steg I och t.o.m. Steg II.

Vad bör man då tänka på vid bearbetning av ett topplock. Insugningsrörens hål skall passa till respektive portar i topplocket. Helst bör man borra in styrpinnar i topplocket och motsvarande hål i insugningsrörsflänsarna så att insugningsröret alltid hamnar i samma läge. Om man ej vill vara så avancerad skall man se till att hålen i toppen är större än hålen i insugningsröret. Vad beträffar packningen så är det enklast att placera denna över portarna och undersöka om någon del av packningen sticker in och hindrar gasströmmen. Om så är fallet filar man försiktigt upp packningen.

Om man vill rymma upp kanalerna gäller det att veta var det är bäst att avlägsna gods. Det är svårt att ge någon entydig regel eftersom det finns så många olika topplock. I allmänhet kan dock sägas att kanalerna skall smalna av mot ventilen för att sedan vidgas igen just vid sätet. Detta för att gaserna skall accelereras innan de sugs in i förbränningsrummet. vidare bör man undvika skarpa kanter i kanalerna samt se till att ytorna är släta. Överdriven blankpolering ger inte nämnvärd effektökning men ser ganska tilltalande ut.

För att skapa den tidigare omtalade swirl-effekten skall kanalerna se ut som Fig 5. Observera hur gasströmmen riktas vid sidan om ventilstyrningen så att den önskade rotationen uppnås.

Vid byte till större ventiler kan det vara värt att göra vissa beräkningar. Först beräknar man gashastigheten vid ventilsätet vid max. varvtal. Använd tidigare given formel. Gashastigheten i denna sektion bör vara ca: 50 m/sek.

Vad beträffar ventillyft är det vanligen inte någon ide att låta ventilen öppna mer än 27% av sin egen diameter. Dessa två värden bestämmer alltså storleken på insugningsventilen. Avgasventilen skall sedan hålla en diameter motsvarande 80 - 90% av insugningsventilen. Avgaskanalernas utformning är inte alls lika noga. Huvudsaken är att inga skarpa kanter finns. Gashastigheten i avgaskanalerna kan tillåtas nå ett avsevärt högre värde än i insugningskanalerna.

Slutligen några ord om utformning av förbränningsrum. Viktigt är att det finns utrymme runt insugningsventilerna, för att ge plats åt virvelbildning, Swirl. Faktum är att denna virvel roterar med mycket hög hastighet. Man brukar räkna med att gaserna hinner rotera 1,5 - 2,5 varv i förbränningsrummet, under en enda insugningstakt. Det ger en rotationshastighet på ca: 10.000 varv/min, vid ett motorvarv på 5.000 varv/min.

En god tumregel är, att avståndet mellan ventiltallriken och förbränningsrummets vägg, skall vara lika med ventillyftet. Avgasventilerna är inte alls så beroende av utrymme. Tvärt om kan det vara en fördel om de är något "avskärmade". Tumregel här säger att det räcker om avståndet mellan ventiltallriken och förbränningsrummets vägg är halva ventillyftet.

Själva förbränningsrummet skall formas så att väggarna får en konkav form. Alla skarpa kanter skall avrundas för att undvika "hot spots" och ytan skall vara slät. Av största betydelse är att alla förbränningsrum håller samma form och volym. Mät enligt tidigare anvisningar.

Som läsaren kanske förstår är det mycket tidsödande arbete att modifiera ett topplock. Men som sagt, har man tid och intresse går det mycket väl att utföra Steg I och Steg II topplocksmodifiering själv.

Sid 1 | Sid 2 | Sid 3