Topplocksverkstans Logga

Föregående sida.
Nästa sida.

När man ska trimma en motor så är det bra att kunna beräkna vad motorn har för fysiska begränsningar. Alla racermotorer under det senaste halvseklet har trots stora skillnader i uppbyggnad lämnat sin maxeffekt vid en kolvmedelhastighet på runt 25 m/sek. Få motorer lämmnar sin maxeffekt vid en kolvmedelhastighet över 27 m/sek.
Det första man bör göra är att beräkna möjligt maxvarv för motorn man arbetar med. För att beräkna kolvmedelhastigheten i m/sek används denna formeln:

Kolvmedelhastigheten i m/sek = Slaglängd i mm X Varvtal / 30 000.

Denna formeln kan skrivas om för att beräkna den längsta slaglängden vid ett visst varvtal och för att beräkna maximalt varvtal vid en viss slaglängd:

Slaglängd i mm = 25 m/sek X 30 000 / Varvtal.
Varvtal = 25 m/sek X 30 000 / Slag i mm.

För att beräkna maximala kolvhastigheten = Varvtal x Slaglängd i mm x Pi / 60 000

Nästa viktiga motorparameter är cylinderdiameter. Motorns cylinderdiameter bestämmer hur stora ventiler man kan använda och på så sätt också hur mycket det är möjligt att varva. En 4-ventils motor kan maximalt fylla cylindern till 35% av arean med insugningsventiler om dom är optimalt placerade. Motsvarande procentsats för en 2-ventils motor är 28%. 4-ventils motorn får vid en kolvhastighet på 25 m/sek en medelgashastighet över ventilen på minst 71,43 m/sek. Motsvarande siffra för 2-ventilaren är 89,29 m/sek. Dessa beräknade medelgashastigheter tar ej hänsyn till motorns volumetriska verkningsgrad. Tex. 120% VE ger en hastighetsökning på 1,2 ggr hastigheten.

4-ventilsmotorn kan med insugningsventilarea på 35% av cylinderns area ha en avgasventilarea på maximalt 21.2% av borrets area.
2-ventilsmotorn kan med en insugningsventilarea på 28% av cylinderns area ha en avgasventilarea på maximalt 15.3% av borrets area.
Förhållandet i procent mellan insug och avgas förskjuts från 4-ventilarens 77.8% till 2-ventilarens 72.2%.
Dessa mått är tagna från de extremaste icke överladdade 4-ventils respektive 2-ventils motorerna.

Motorns effekt ges av PLAN. P är motorns medeltryck BMEP. L är motorns slag. A är kolvarnas area. N är motorns varvtal. För att höja effekten måste summan av PLAN ökas. Man kan alltså öka medeltrycket, slaglängden, kolvarean och varvtalet. Den maximala effekten motorn kan ge fås av vridmomentet X varvtalet. Hästkrafter eller Kw är vridmoment med en tidsfaktor. En Hk = 0.7355 Kw. En Hp är 0,7457 Kw.

Motorns effekt definieras av följande: P (Kw) = BMEP X Volym X Varvtal / 1200. BMEP Står för Brake Mean Effective Pressure och räknas i Bar. Betyder ungefär det effektiva medeltrycket. Volymen är motorns slagvolym i liter. Varvtalet är varvtalet för max effekt i varv/min och 1200 är en konstant.

BMEP är ett fiktivt värde som fås av IMEP minus FMEP. I är det indikerade medeltrycket (det verkliga medeltrycket i cylindern) och F är den del av medeltrycket som går förlorat i friktion. BMEP ges av vridmomentet som fås vid en motorbromsning.

BMEP beror på den volumetriska verkningsgraden, kompressionsförhållandet och friktionen i motorn. Pga att friktionen ökar med kolvens medelhastighet och även med varvtalet så är det möjligt att få 16 bars medeltryck upp till ca 9000 RPM medan det vid 16000 endast går att få ca 14 bars medeltryck. Att hålla friktionen nere är ett måste för att överhuvudtaget kunna öka effekten genom att öka varvtalet. Så länge varvtalet ökar mer än vridmomentet sjunker så ökar effekten.

Förutom effekten (Kw eller Hp) påverkar vridmomentet motorns karaktär. Enkelt utryckt beräknas vridmomentet med följande formel: M = F x r.
M = Vridmoment (Nm) F = Kraft (N) r = radie (m). Newton x meter blir Newtonmeter.

För att knyta ihop effekten med vridmomentet andvänds följande formel: P (Kw) = M (Nm) x n (Varvtal) / 9549.3

För trimmaren kan en lite mer avanserad formel vara av intresse:
p (medeltryck i bar) = 1 x ((mekanisk verkningsgrad x termisk verkningsgrad x bränsleblandningens värmevärde (KJ / m³) x Volumetrisk verkningsgrad) / 100.

Volumetrisk verkningsgrad är ett förhållande som berättar hur mycket luftmassa i förhållande till slagvolymen som fås in i cylindern under insugningstakten. Ibland tar man hänsyn till förlusten av friskgas ut genom avgas men inte alltid. Volumetrisk verkningsgrad beräknas med följande formel: Ve = Egentlig insugen luftmassa / Teoretiskt insugen luftmassa. Lite enklare uttryckt hur mycket volym man får in i cylindern i förhållande till cylinderns volym: Ve = Insugen volym / Slagvolym.

Den lite krångligare formeln ovan är för att man ska kunna använda den allmänna gaslagen: P (Trycket i cylindern) x Slagvolymen = Luftmassan i cylindern x R (Luftens gaskonstant) x T (Temperaturen i förbränningsrummet i detta fallet Celsius)

Trimning går ut på att få in största möjliga luftmassa i cylindern under insugningstakten och ovanstående formel kan då skrivas om: Luftmassan i cylindern = Trycket x Volymen x Luftens gaskonstant / Temperaturen.

För att beräkna den teoretiskt insugna luftmassan måste lufttryck och temperatur mätas i förväg och korrigeras mot en konstant. Tex. 1013 hPa (Hektopascal) och 20° C.

Föregående sida.
Nästa sida.

Till toppen

Tillbaka till 4-takt index

Tillbaka till tekniksidan