Hemi kontra sidventil

Transkript

1 Hemi kontra sidventil De som tycker om bilar och motorer är säkert bekant med vad begreppet HEMI -motor står för. Är man född på 1960-talet eller tidigare minns man kanske den aura som omgav dessa motorer på tävlingsbanorna eller i tidskrifternas bilreklam. De som intresserar sig för motortävlingar eller dragracing vet troligen vad exempelvis en 426 Hemi representerar. Begreppet HEMI har inom motorvärlden blivit synonymt med stora kraftfulla tävlingsmotorer men även för de som inte känner till bakgrunden har ordet en särskild betydelse. Begreppet HEMI avser motorer med hemisfäriska förbränningsrum. Daimler-Chryslers 5,7 liters Hemi Lars A Sida 1

2 1951 Chrysler Imperial med 331 FirePower hemi-motor Den första hemi-motorn avsedd att användas i en serieproducerad personbil dök upp år 1948 hos Jaguar i skepnad av en 6-cylindrig motor utvecklad av bland annat Harry Westlake. Tre år senare presenterade Chrysler en 180 hästkrafters V8 till sina prestigevagnar. Den var på 331 kubiktum vilket motsvarar ungefär 5,4 liters cylindervolym och den benämns fortfarande som Chryslers 331 hemi -motor. När den lanserades 1951 ansågs 180 hästkrafter vara osedvanligt mycket för att vara i en familjebil Chrysler D Elegance konceptbil med 331 FirePower hemi-motor Lars A Sida 2

3 Chrysler fortsatte att utveckla HEMI-konceptet och 1956 kom 354 -motorn på kubiktum. År 1957 lancerades 392 -motorn och slutligen utvecklades den kanske mest kända av hemi-motorerna, 426:an, med motsvarande 7 liters volym. Med det motorpaketet vanns Daytona 500 NASCAR-tävlingen år 1964 och året därpå gick den att köpa med 425 hästkrafter. Motorblock och toppar kan fortfarande köpas från Dodge. En jämförelse med den i början på 1950-talet så vanliga sidventilsmotorn ger en förklaring till varför Chryslers hemi-motor kunde leverera så mycket kraft per kubiktum. Hemligheten låg eller ligger framförallt i utformningen av förbränningsrummet och hur effektivt förbränningen sker. Lars A Sida 3

4 Den hemisfäriska utformningen av förbränningskammarens volym kan liknas vid en halv sfär och illustreras i figuren ovan. Tändstiften kan placeras fördelaktigt mellan insugs- och avgasventilerna i motorhuvuden (toppar) med denna utformning. Många fordon före 1950 var konstruerade med sidventilsmotorer (flat head) där ventiler och ventilsäten är placerade i motorblocket. Generellt är denna konstruktionsprincip mindre kostsam att producera och framförallt blir cylindertopparna enklare att tillverka. Lars A Sida 4

5 Som figuren ovan visar blir avståndet mellan ventiler och kamaxel också kortare. Dessutom är antalet rörliga delar färre genom att bland annat vipparmsbryggor, vipparmar och stötstänger inte behövs. Om nu allt är så enkelt konstruktionsmässigt, vad är då problemet? Problemet ligger i energiutnyttjandet och vilken mängd kraft man kan få ur en motorkonstruktions förbränningscykel. Här är några viktiga principer man strävar efter: - Man vill förbränna maximalt av den bränsle-luft-blandning som finns i cylindern. Om konstruktionen medger att en del bränsle inte kan utnyttjas så minskar verkningsgraden hos motorn. - Man vill att det maximala förbränningstrycket ska inträffa då vevaxel och kolv står i det gynnsammaste läget för att utnyttja energin. - Så lite som möjligt av energin ska användas till att suga in i eller trycka ut gasblandningen ur förbränningskammaren. - Så lite värme som möjligt ska försvinna genom motorblock, toppar eller andra komponenter, det vill säga kylas bort. Värmet ska istället utnyttjas till att öka trycket under förbränningen. Lars A Sida 5

6 Framförallt det sista önskemålet uppfylls bättre i en hemi-motor än i en sidventilsmotor. Orsaken är att mindre ytarea i förbränningsrummet betyder mindre värmeförluster. Bränsle i närheten av cylinderhuvudets ytor kan dessutom få svårare att antändas om ytorna är avkylda. Dessa ytor är relativt större i förhållande till förbränningsrummets volym i en sidventilsmotor jämfört med en hemi-motor. Hos hemi-motorer är värmeförlusterna alltså i princip mindre och därför kan maximala förbränningstrycket också vara större. Cylinderhuvud från 1948 års Jaguar Lars A Sida 6

7 En annan fördel som hemi-motorn har på pluskontot är storleken på ventilerna och ventiltallrikarna. Det finns helt enkelt mer utrymme för större ventiler då inlopp och utsug sitter på var sin sida av cylinderhuvudet. Jämfört med kilformade förbränningsrum och sidventils-arrangemang kan motorn därför andas bättre. Moderna motorer konstrueras ofta med 4 ventiler per cylinder för att öka flödet ännu mer. Detta blir dock svårt att arrangera när det gäller en hemi-motor och därför har annan utformning på förbränningsrummet utvecklats, se figuren ovan. Lars A Sida 7