Jag skrev ett litet arbete nyligen.. Här har du en kort sammanfattning på det viktigaste
Väldigt basic, men kanske ändå något att ha?
Motoroptimering
För att få en riktigt snabb bil räcker det inte med att få ner vikten och förbättra väghållningen. Även en effektstark motor är att föredra, då man ju gärna vill få fart på ekipaget lite snabbare. Motortrimning var aldrig med i planerna för den praktiska biten men det är ändå ett så viktigt område så att det bör beröras!
Ordlista, förkortningar samt förklaringar
VE = Fyllnadsgrad, volymetrisk verkningsgrad, (eng, volymetric efficiency), anges i % där en liter luft i en liter cylinder är 100%
ÖD = Övre dödläge (eng. tdc = top dead center), den position kolven har då den är maximal sträcka från vevaxelcentrum
Enkla fakta
När man vill få ut effekt ur en motor finns framförallt en viktig faktor som bör vara prioritet nummer ett. Motorn måste ha luft (läs syre). Mycket luft! Detta gäller alla förbränningsmotorer vare sig det är två eller fyrtakt, wankel eller ottomotor osv. För att få in maximalt med luft i en motor finns några olika sätt att gå till väga. Det enklaste och billigaste om man vill ha riktigt mycket effekt är överladdning, antingen m.h.a. turbo eller kompressor. Överladdning är dock i princip omöjligt att få att fungera på en tvåtaktare, men då alla modernare bilmotorer är fyrtakt (eller i specialfall wankel) spelar detta ingen roll för oss.
Skillnad sug/överladdade motorer
Vår Volvo 740 är utrustad med en i allra högsta grad slö sugmotor, som har ett VE på ungefär 80% (ny motor från fabrik). Detta kan jämföras med en STCC-bil (även de med sugmotorer) som har ett VE på upp till 120%, vilket uppnås med extremt bra flöden och höga gashastigheter som skapar ett sug in i cylindern även efter att förbränningsrummet är fyllt till 100%. Att trimma en sugmotor till höga effekter är dock extremt dyrt, och ger ändå lägre effekt än en rejält trimmad turbomotor. Därför är turbomotorer att föredra såvida man inte har ett reglemente som förhindrar detta. En överladdad motor kan nämligen få ett VE på upp till 300%, massivt med luft!
Sedan då?
Så, vi sätter på en stor turbo, ju större desto bättre eller hur? Nej, en för stor turbo tar lång tid på sig att börja ladda, medan en liten laddar för lite. Lagom är alltid bäst! Visserligen är teorin betydligt mer avancerad än så, men det är hur det fungerar i stora drag.
Vi har nu alltså satt på en alldeles lagom stor turbo, som pumpar in en massa luft. Då måste vi tillsätta bränsle. I en bensinmotor är den optimala blandningen 14,7:1, alltså 14,7 kg luft till 1 kg bensin. Med den optimala blandningen menas då all bensin förbränns och inget syre blir över (lambdavärdet 1). Är man ute efter maximal effekt är något fetare blandning dock att föredra, då det dels ger kortare antändningstid, dels kyler gasen i förbränningsrummet så att högre cylindertryck kan användas utan att det spikar (gasen självantänder p.g.a. trycket innan kolven nått ÖD), då en spikning dels frestar extremt mycket på materialet och dels hämmar vevaxelns rotation.
Gaserna ska ju antändas också, och som vi alla vet görs detta genom att tändstiften ger ifrån sig en gnista. Men när ska man tända på? Det tar en viss tid för gaserna att antändas, närmare bestämt ungefär 2 ms (detta kan variera lite beroende av bl.a. typ av tändstift, bränsleblandning och VE), och förbränningstryckets max vill man ha 17-20° efter ÖD. Då kolvens hastighet är mycket hög krävs en viss förtändning för att uppnå detta. Kolvens position räknas i grader, från 0° till 360°, detta intervall är ett vevaxelvarv, och är olika förskjutet beroende av vilken kolv man tittar på (0° är då kolven är i ÖD). Låt oss säga att en motor varvar 7000 rpm. Detta gör att varje kolv passerar ÖD 7000 gånger på en minut, ungefär 116,67 gånger i sekunden, vilket kräver en väldigt lång förtändning. Står bilen istället på tomgång (ungefär 800 rpm) måste man ha en betydligt kortare förtändning för att undvika spikningar.
Vi vill alltid ha så höga cylindertryck som möjligt. Detta för att få en maximal expansion av gaserna då de antänds, alltså maximalt med effekt. Detta kan fås genom höga laddtryck och bra insugskanaler till förbränningsrummet, men också genom ett högt mekaniskt kompressionsförhållande, alltså förhållandet mellan volymen i förbränningsrummet då kolven är i bottenläge jämfört med volymen då kolven är i ÖD. Det mekaniska kompressionsförhållandet har alltså ingenting med VE att göra. Men ett högt VE i kombination med ett stort mekaniskt kompressionsförhållande leder till extremt gastryck i cylindern vilket lätt kan leda till spikningar. Detta kan undvikas på diverse olika sätt.
Genom att spruta in en extra fet blandning i förbränningsrummen sänks temperaturen drastiskt vilket minskar risken för självantändning. Detta ger i och för sig ingen optimal blandning men ger ändå en effektvinst då man inte avviker alltför mycket från 14,7:1 förhållandet. Ett annat sätt att minska risken för spikningar är att byta bränsle. Ett bränsle med högre oktantal kräver ett högre tryck/temperatur för att självantända. Shell V-Power är 99 oktanigt och kan vara ett bra val till en högpresterande gatbil, men för bankörning finns bättre alternativ. E85 till exempel har ett oktantal på 104, men har betydligt lägre energiinnehåll, då kan tävlingsbensinen VP CSP med sitt 106 oktan vara ett bättre alternativ – man vill ju inte stanna och tanka hela tiden. Dock är VP CSP ganska dyrt och finns dessutom inte på vanliga bensinstationer.
Insugstemperatur
Ju lägre temperatur luften håller desto högre är syrehalten. Därför bör temperaturen hållas nere så mycket som möjligt i insugsrören. Ett problem med turboaggregat är att de blir extremt varma och därför höjer temperaturen på insugsluften drastiskt. Detta kan dock relativt enkelt lösas genom en laddluftskylare som placeras på ett välventilerat ställe. Laddluftskylaren (intercooler) genomströmmas med ”uteluft”, vilket kyler laddluften som trycks genom kylaren. Laddluftskylaren är alltså placerad mellan turbon och spjället.
Ett annat sätt att få ner insugstemperaturen lite grann är att placera luftfiltret på ett väl avskärmat ställe där det slipper värmestrålning från motorn, samtidigt som det med hjälp av bilens hastighet blir ett tryck in i rören med frisk ”uteluft”
Kamaxlarnas funktion
De flesta moderna bilar har dubbla överliggande kamaxlar, d.v.s. en kamaxel för insugssidan på motorn och en för avgassidan. Dessa bilar brukar också ha två insugs- resp. avgasventiler på varje cylinder. Detta gäller dock inte våran gamla Volvo 740.
Motorn B230F som sitter i vår projektbil har endast 8 ventiler, vilket innebär en för insug och en för avgas på varje cylinder. Detta gör att en kamaxel räcker bra, den har alltså avgasnocken precis bredvid insugsnocken.
Kamaxlarnas funktion är att öppna ventilerna in till cylinder vid rätt tillfälle, alltså när den oförbrända gasen ska in (insugsfasen) samt när de förbrända avgaserna ska ut (avgasfasen).
Det är kamaxeln som bestämmer under hur lång tid ventilen ska vara öppen (duration), hur lång väg ventilen ska gå (hur stor öppningen blir, kallas lyfthöjd), samt vilka intervaller det ska vara mellan öppningen av avgassidans ventiler och insugssidans (överlapp eller lobseparation, överlapp anges i grader, och är ett värde på hur mycket avgas och insugsnocken överlappar varandra, lobseparation är vinkeln mellan toppen på båda nockarna, större överlapp ger alltså mindre lobseparation). Enligt vad som skrevs inom parentesen är intervallet mellan avgas och insugsnocken alltid negativt, de båda ventilerna är alltså på alla bilar öppna samtidigt en liten stund, detta eftersom insugsgaserna tar en viss tid på sig att färdas från insugsventilen till avgas, dessa kan alltså överlappa lite utan att gaserna följer med avgaserna ut, vilket ger möjlighet för högre fyllnadsgrad.
För att få ut maximal effekt i en motor vill vi ju ha in så mycket blandning som möjligt, vi vill alltså ha maximal duration, maximal lyfthöjd och maximalt överlapp (minimal lobseparation), utan att ventilerna tar i kolven och orsakar motorras, eller att insugsgaserna följer med avgaserna ut. Ventilens öppning får inte heller på något sätt störa gasernas flöde.
I praktiken
Det finns människor som trimmat gamla Volvomotorer till över 1200 hk, detta är dock proffs som byggt dragracingmotorer, de går alltså 402m i taget för att sedan rivas ner och totalrenoveras. En sådan effektsiffra är dock ganska orealistisk för en hemmapulare, men maskiner med 5-600 hk är inte särskilt ovanligt i vårat avlånga land. Dock finns ett stort problem. Hållbarheten! Om modifieringar utförs efter ovan nedtecknade beskrivningar måste i princip allt i motorn bytas. Detta innefattar vevaxel, vevstakar, kolvar, lager, oljesystem, vattenkylning mm.
Ett mycket grovt sammanfattat motorrecept som bör räcka till i varje fall närmare 400hk nedtecknas med prisuppgifter från Sten Parner Motor (
www.stenparnermotor.se), GIK Turboteknik (
www.gikturbo.se), Japtuning (
www.japtuning.se), JT (
www.jt-tuning.se) Autotech motor (
www.atechmotor.se)
• Vevstakar H-profil 1225.-*4st
• Kolvar smidda + kolvringar 3200.- för 4st + 600.-
• Diverse lager 3945.-
• Topplocksbultar 800.-
• Vevaxel 14800.-
• Ventilfräsning, borrning mm. 7960.-
• Bränslepump 2400.-
• Turboaggregat Garret 14990.-
• Spridare 4000.-
• Laddluftskylare 6700.-
• Egentillverkat grenrör 2000.-
• Avgassystem JT 3” utan kat 3590.-
• Motormappning 10000.-
• Styrsystem Nira 15000.-
• Övriga utgifter 15000.- .
Totalt 109.885 SEK
Lättning
En bil kan ha nästan hur mycket hästkrafter som helst men ändå vara ganska slö, svårstyrd och allmänt trög. Detta beror på att det antagligen är mycket bil att flytta på. Kraften som krävs för att flytta på en tung bil är större än för en lätt bil och därför är en av de viktigaste faktorerna för en snabb bil vikt-effektförhållandet. Hur många kg det går på varje hästkraft.
En annan faktor till varför man lättar bilen är för att den då blir mycket mer distinkt i kurvor då centripetalkraften minskar om inte lika stor massa vill rakt fram. En annan viktig faktor för att centripetalkraften inte ska ta överhanden i skarpa kurvor är viktfördelningen. Att ligga runt 50/50 i viktfördelning, alltså att ha lika mycket vikt framför framaxel som bakom bakaxeln, är att föredra då bilen blir varken understyrd eller överstyrd och du har då störst chans att klara kurvan i höga hastigheter.
Att lätta bilen är ett mycket billigare alternativ till motortrimning för att få lite bättre skjuts framåt. Bästa resultat blir dock om man tillämpar båda.
I vår 740 har vi väldigt mycket dödvikt, vikt som man faktiskt kan få bort och därmed få den lite sportigare, utan att det behöver kosta mycket pengar. Att slänga ut saker kostar ju ingenting. Däremot börjar även lättningen springa iväg i pris när du börjar byta ut delar mot lättare, som fälgar, bilplåt, stolar, stag osv. Koenigsegg är de standardbilar som gått mest extremt där det gäller lättning. De har i stort sett varenda komponent i högklassigt kolfiber, så priset de tar för en bil kan kanske vara berättigat med tanke på de höga utvecklingskostnaderna.
Vi beslöt oss för att ta den lättning som inte kostar några pengar, alltså slänga ut allt som inte behövs. Från början hade vi tänkt byta ut mycket av plåtarna till lättare material som glasfiber, men vår ekonomi tillät inte detta. Så istället blev det en totalrensad inredning, ac-paket (var tom så inga freoner utsläppta) och stereopaket. Dessutom försökte vi sätta in en recaro racingstol som vi hade liggandes hemma, men tyvärr passade inte fästena. Slutsiffra på lättningen blev 95 kg och bilen väger således nu 1205kg.
Detta är egentligen fortfarande en alldeles för tung bil med tanke på vikt-effektförhållandet. Tidigare hade den 10,83kg/hk mot nuvarande 10,04kg/hk. Kan nämnas att Axels bil har 4,7kg/hk och att de mest extrema motorfordon, sportmotorcyklarna som Yamaha r1 med inte mer än 0,96 kg/hk.
Fast det kanske bara är jag som tycker att det är som roligast att pussla när alla bitar finns i pusslet 
