Das Hinzufügen einer Form der Zwangsinduktion (Turbolader oder Kompressor) ist eine beliebte und verlockende Methode zur Steigerung der Leistung. Anstatt jedoch blind auf ein Zwangsinduktionssystem zu schrauben und auf das Pedal zu treten, sollten Sie zuerst die internen Motorkomponenten und ihre Fähigkeit, der zusätzlichen Leistung standzuhalten, berücksichtigen.
Hier werden wir die Problembereiche des Motors im Hinblick auf vorgeschlagene Upgrades diskutieren. Die hier erwähnten Änderungen / Modifikationen / Upgrades erzeugen nicht unbedingt mehr Leistung, sondern ermöglichen es dem Motor, unter dem erwarteten Schub zu leben. Während es großartig ist, einen Bolt-On-Power-Booster in Betracht zu ziehen, müssen wir ein wenig Versicherung hinzufügen, um dem Motor eine Überlebenschance zu geben.
Während das Hinzufügen eines Turbo- oder Kompressorboosts in der Größenordnung von beispielsweise 8 bis 10 Pfund möglicherweise kein umfassendes Überdenken der Block-, Rotations- und Hubkolbenanordnung erfordert, können höhere Ladedruckstufen (sowie der umfangreiche Einsatz von Lachgas mit hoher Leistung) ausreichend zusätzliche Belastungen verursachen, die möglicherweise einen ansonsten unvorbereiteten Motor zerstören können. Das alte Sprichwort des Rennfahrers „Um zuerst fertig zu werden, musst du zuerst fertig sein“ gilt hier.
Hauptkappen
Wenn Sie planen, zusätzlichen Zylinderdruck und die daraus resultierende Belastung am unteren Ende zu erzeugen, beginnen Sie mit der Verstärkung der Hauptkappenanordnung, die die Kurbelwelle sichert. Wenn Sie vorhaben, PS in den 400-PS-Bereich oder darüber hinaus zu pumpen, können Sie die Festigkeit am unteren Ende erhöhen, indem Sie von den ursprünglichen Gusseisen-Hauptkappen zu den Stahl-Billet-Hauptkappen wechseln.
Vier-Bolzen-Kappen werden bevorzugt. Wenn der Block ursprünglich mit zwei Bolzenkappen hergestellt wurde, kann der Block gebohrt und gewindebohrtwerden, um die zusätzlichen zwei Hutschrauben pro Hauptposition aufzunehmen.
Wenn die Blockausführung dies zulässt, ist die Verwendung von vierbolzigen „gespreizten“ Hauptkappen ideal. Dies wird die beiden Mittelbolzenpositionen vertikal (90 Grad zur Kurbelmittellinie) aufweisen, wobei die beiden äußeren Bolzenpositionen in einem Winkel angeordnet sind, der nach außen in Richtung der Hauptzahnseitenbereiche zielt. Nicht alle OE-Blöcke bieten Platz für eine Modifikation von Vier-Bolzen- oder Vier-Bolzen-Spreizanordnungen. Wenn Sie derzeit einen Zwei-Bolzen-Hauptkappenblock haben, müssen Sie möglicherweise einen Block kaufen, der ursprünglich für Vier-Bolzen-Kappen ausgelegt war.
Das Hauptlagerspiel hängt teilweise vom Blockmaterial ab. Aluminiumblöcke neigen dazu, sich stärker auszudehnen als Eisenblöcke, was ein etwas engeres statisches Hauptlagerspiel auf einem Aluminiumblock ermöglicht. Die Faustregel ist, 0,001 Zoll pro Zoll Kurbelwellenzapfendurchmesser zu laufen. Für einen verstärkten Motor ziehen es einige Bauherren vor, etwa 0,0005 Zoll hinzuzufügen, um einen größeren Ölkeil zu erzeugen, der die Kurbel während des Betriebs stützt.
Im Allgemeinen gilt für die meisten V-8-Motoren, dass das Hauptlagerspiel im Bereich von 0,0025 Zoll liegt, dies hängt jedoch natürlich vom jeweiligen Motor ab. Wenn das Lagerspiel zu locker ist, kann das Ölsystem des Motors möglicherweise nicht mit der Nachfrage Schritt halten.
Kurbelwellen
Je größer die Leistung, desto größer die Belastung der Kurbelwelle. Für jeden Hochleistungs-Build, von dem erwartet wird, dass er mehr als 450 PS ausspuckt, ist der Wechsel zu einer hochwertigen geschmiedeten Kurbelwelle ein intelligenter Schachzug.
Geschmiedete Stahlkurbeln sind stärker als gegossene Kurbeln und halten den Belastungen durch höhere Zylinderdrücke besser stand. Je nach Leistung (und Boost) und je nachdem, wie der Motor verwendet / missbraucht wird, kann eine gegossene Kurbel überleben oder nicht. Wenn Sie den Motor von Grund auf neu bauen und eine gesunde Menge Boost verwenden möchten, sollten Sie nicht einmal eine gegossene Kurbel in Betracht ziehen.
Hinweis: Wenn Sie einen riemengetriebenen Kompressor betreiben möchten, wird die Kurbelschnauze stärker belastet, was ein weiterer Grund für die Verwendung einer geschmiedeten Kurbel ist. Denken Sie auch daran, dass ein OE-Design eine Kurbelschnauze mit Schlüssel aufweisen kann oder (im Fall des GM LS-Motors zum Beispiel) die Schnauze keinen Schlüssel aufweisen kann, indem ein Einpressdämpfer verwendet wird. Wenn Sie vorhaben, einen riemengetriebenen Kompressor zu betreiben, stellen Sie sicher, dass die Kurbelschnauze dies ermöglicht.
Pleuel
Die zusätzliche Belastung eines Zwangsinduktionssystems (Turbolader, Kompressor oder sogar gelegentliche Einspritzung von Lachgas) belastet die Stangen stärker. Der Wechsel von OE-Guss- oder Pulvermetallstangen zu hochwertigen geschmiedeten Stahlstangen ist ein Muss, wenn Sie planen, etwa 450 PS oder mehr zu fahren.
Welcher Stil ist der beste? Theoretisch sind H-Trägerstangen stärker, aber in Wirklichkeit kann eine H-Trägerstange leichter sein, während sie so stark ist wie eine I-Trägerstange. Ohne zu sehr ins Detail zu gehen, läuft die Wahl zwischen I-Beam und H-Beam in vielen Fällen auf die Verfügbarkeit des Herstellers und / oder die Präferenz des Motorenbauers hinaus.
Ein weiterer Strahltyp ist der X-Strahl, der in einigen Dieselanwendungen (zur Gewichtseinsparung) verwendet wurde, jetzt aber auch für verschiedene Gasmotoranwendungen im Automobilbereich verfügbar ist. Der X-Beam ist eine Art Mischung aus I-Beam und H-Beam mit gewichtssparenden Rillen an den Strahlflächen und -seiten. Dies führt zu erheblichen Gewichtseinsparungen und erhöht gleichzeitig die Balkenoberfläche, wodurch ein geringeres Gewicht bei gleichzeitiger Beibehaltung der Festigkeit erzielt wird.
Wenn Sie planen, mehr als 450 PS zu produzieren, bietet die Wahl einer hochwertigen geschmiedeten Stange wesentlich mehr Sicherheit als eine gegossene oder pulverisierte Metallstange.
Genauso wichtig oder vielleicht sogar noch wichtiger ist die Qualität oder Zugfestigkeit der Stabschrauben. Verwenden Sie für jede Hochleistungskonstruktion, und sicherlich eine, die eine erzwungene Induktion aufweist, unabhängig von der Art der verwendeten Stange, immer eine hochfeste Aftermarket-Stangenschraube, wie sie von ARP und anderen angeboten wird. Nie knausern auf stange schrauben.
Die meisten Anwendungen für den harten Einsatz (Straßen-High-Performance und Rennsport) bevorzugen ein Stangenlagerspiel im Bereich von 0,002 bis 0,003 Zoll. Kleine Zapfenstangen (2,00 Zoll oder kleiner) können mit etwas engerem Abstand im Bereich von 0,0020 bis 0,0025 Zoll davonkommen. Größere Zapfen (2.200 Zoll und größer) benötigen möglicherweise etwas mehr Freiraum, in der 0.0029- bis 0,0030-Zoll-Bereich.
Zwangsinduktionsmotoren (Turbos und Kompressoren) neigen dazu, mehr Wärme an den Lagern aufzubauen, und erfordern möglicherweise etwas im Bereich von 0,0030 bis 0,0034 Zoll (was den Betrieb eines Öls mit höherer Viskosität erfordert). Ohne auf die Details bestimmter Motorplattformen einzugehen, bieten wir hier nur Ballpark-Freigaben an. Es ist am besten, mit dem Lagerhersteller für erzwungene Induktionsempfehlungen zu überprüfen.
Kolben
Abhängig von der Ladedruckmenge und dem resultierenden Zylinderdruck können OE-gegossene oder übereutektische Kolben die erhöhten Temperaturen und den erhöhten Zylinderdruck möglicherweise nicht bewältigen. Die Verwendung von hochwertigen Schmiede- oder Knüppelkolben wird dringend empfohlen. Kolben, die für die erzwungene Induktion ausgelegt sind, weisen typischerweise einen dickeren Kolbendeckbereich auf.
Das Kolbenschaft-zu-Wand-Spiel für die meisten V-8-Motoren liegt im Allgemeinen im Bereich von 0,0045 bis 0,005 Zoll und kann je nach Kolben bis zu 0,007 Zoll betragen. Bleiben Sie bei erzwungener Induktion in Bezug auf den Abstand der Schürze auf der maximalen Seite.
Ganz allgemein ist für die Zwangsinduktion das Hinzufügen von etwa 0,001 Zoll Spiel pro Zoll Bohrungsdurchmesser eine theoretisch akzeptierte Praxis. Dies hängt jedoch immer von der spezifischen Legierung und Dichte des Kolbenmaterials ab.
(Da Performance- / Rennkolbenhersteller unterschiedliche / proprietäre Legierungsformeln verwenden, befolgen Sie immer den vom Kolbenhersteller angegebenen Wandabstand.)
Wandabstände werden als minimale bis maximale Reichweite aufgeführt. Als sehr, sehr verallgemeinerte Aussage verwenden typische Small-Block-Motoren einen Wandabstand von etwa 0,004 Zoll, und typische Big-Block-Motoren erfordern einen Abstand von etwa 0,005 Zoll (auch dies ist eine sehr breite Empfehlung).
Hinweis: Wenn das Spiel der Schürze erhöht wird, kann es zu einem leichten „Schlag“ des Kolbens kommen, wenn sich der Motor nicht auf volle Betriebstemperatur erwärmt hat. Dieses kann adressiert werden, indem man die Kolbenschürzen moly-beschichtet hat, die zusätzliche Schmierfähigkeit zur Verfügung stellt, um die Röcke zu schützen. Die meisten Leistungskolbenhersteller bieten diese Beschichtung bereits installiert an.
Kolbenringe
Da ein Zwangsinduktionssystem (oder die Verwendung von Stickstoffeinspritzung) zusätzlichen Zylinderdruck und Wärme erzeugt, kann ein „Standard“ -Spezifikationsringspalt zu eng sein, da die Kolben mit zunehmender Wärme im Durchmesser wachsen (umso mehr bei höherem Zylinderdruck).
Wenn der Spalt zu eng ist, können die Ringe aneinander stoßen, was den Kolbenboden übermäßig belasten und möglicherweise zu einem Kolbenausfall führen kann. Eine allgemeine Faustregel ist, den oberen Ringspalt um etwa 0,006 Zoll pro Zoll Bohrungsdurchmesser leicht zu vergrößern.
Wenn die Bohrung beispielsweise 4,125 Zoll beträgt, muss der obere Ringspalt möglicherweise im Bereich von 0,025 Zoll (oder möglicherweise größer) liegen. Beziehen Sie sich immer auf die Empfehlung des Kolbenherstellers für Zwangsinduktionsanwendungen. Hohe boost erfordert „lockerer“ ring ende lücken.
Wenn der Motor durch Zwangsinduktion und / oder die Verwendung von Nitrous Injection (im 100-plus oder mehr PS-Boost-Bereich) unterstützt wird, sollten Sie auch stärkere obere Ringe verwenden, z. B. Stahlringe nitriert oder mit einer gehärteten Beschichtung. Beziehen Sie sich erneut auf die Empfehlungen des Kolbenherstellers, da sich die Spezifikationen zwischen Saug- und Boostanwendungen unterscheiden.
Zylinderbohrungen
Die Verwendung von Zwangsinduktion erzeugt zusätzlichen Zylinderdruck unter Boost. Die Zylinderwanddicke muss berücksichtigt werden, um eine übermäßige Verzerrung der Zylinderbohrung (die den Ringkontakt und die Abdichtung beeinträchtigt) sowie eine mögliche Rissbildung der Zylinderwand zu verhindern.
Die Wandstärken variieren nicht nur zwischen Motormarken und -modellen, sondern auch zwischen Blöcken derselben Familie. Ohne sich mit bestimmten Jahr- / Marken- / Modellblöcken zu befassen, gilt als allgemeine Faustregel, dass die Wandstärke nicht weniger als etwa 0,200 Zoll betragen sollte. Während Ihres Baus kann die Motorenwerkstatt dies problemlos mit einem tragbaren Schalltester überprüfen, der die Materialdicke misst.
Mein Punkt ist, immer die Zylinderwandstärke zu überprüfen, insbesondere wenn der Block überbohrt wurde oder wird.
Ventile
Auslassventile in einem aufgeladenen Motor, insbesondere bei Turboaufladung, sind einer höheren Hitze ausgesetzt. Die beliebteste Wahl in Bezug auf Ventilmaterialien für Zwangsinduktionsanwendungen ist ein hochwertiger Edelstahl (allgemein bekannt als EV8) oder Inconel, die beide höheren Ventiltemperaturen standhalten.
Wenn Sie mit Inconel nicht vertraut sind, umfassen die grundlegenden Vorteile im Gegensatz zu Edelstahl ein geringeres Gewicht, eine hohe Festigkeit und eine höhere Beständigkeit gegen thermische Dynamik.
Inconel-Ventile bieten einen extrem hohen thermischen Widerstand und sind für Anwendungen mit hoher Wärmeentwicklung ausgelegt, wie sie in Anwendungen mit Turbolader, Kompressor und Stickstoff zu finden sind.
Nockenwelle
Um den Einsatz der Zwangsinduktion zu optimieren, wird der Motor idealerweise wahrscheinlich einen Keulentrennwinkel (LSA) im mittleren bis weiten Bereich bevorzugen, wahrscheinlich um 112 bis 114 Grad. Im Allgemeinen sind auch schwerere Ventilfedern erforderlich, abhängig von der Menge des erzeugten Boosts.
Der Auspuff öffnet sich gegen Druck, daher ist dies kein großes Problem, aber in Bezug auf die Ansaugseite benötigen Sie wahrscheinlich Federn mit höherer Rate. Wenden Sie sich an den Nockenwellenhersteller, um Empfehlungen zu Federdrücken zu erhalten.
Zündkerzen
Als allgemeine Faustregel wird empfohlen, einen Wärmebereich kälter als der Vorrat mit einem Zwangsinduktionssystem zu betreiben. Wenn Sie ein Turbo- oder Kompressorsystem hinzufügen, beachten Sie die Zündkerzenspezifikationen in der Kit-Anleitung.
Upgrades zu Berücksichtigen für Haltbarkeit
· Kolben (schalter zu geschmiedet aluminium in ort von hypereutektischen)
· Niedrigeren kompression (wo benötigt) zu unterzubringen hinzugefügt menge von boost
· Spezialität beschichtungen (thermische barriere und anti-reibung)
· Pleuel (schalter zu geschmiedet in ort von gusseisen oder pulver-metall guss)
· pleuelschrauben (umstellung auf höhere zugfestigkeit aftermarket schrauben ist immer eine gute idee)
· Kurbelwelle (schalter zu geschmiedet in ort von cast)
· Doppel-keyed kurbel schnauze
· Stahl / Hochleistungs-Kurbeldämpfer
· Umrüstung auf einen Dämpfer / eine Riemenscheibe mit Schlüssel an einer LS-Einpressriemenscheibenkurbel
· Zylinderkopfdichtungen (anstelle von Verbundwerkstoffen auf MLS umstellen)
· Zylinderkopfbolzen (anstelle von Schrauben)
· Hauptkappen (Billet-Stahl anstelle von Gusseisen oder Metallpulver)
· Hauptkappenbolzen oder -bolzen (mit höherer Zugfestigkeit)
· Hauptkappengürtel (je nach Motor)
· Ventile (mögliche Aufrüstung auf hochwertigere Edelstahlventile und / oder Inconel für Auslassventile)
· Ventilfedern
· Kipphebel (haltbarere Aftermarket-Vollrollen)
· Kühlsystem (stellen Sie sicher, dass das vorhandene Kühlsystem sauber ist und ordnungsgemäß funktioniert; und potenzieller Bedarf an effizienterer Wasserpumpe und Kühler, insbesondere bei Verwendung eines Ladeluftkühlers)
Spezialbeschichtungsverbesserungen
Während einige (hauptsächlich Nicht-Motorenbauer) sich über die Nützlichkeit von Spezialmotorbeschichtungen lustig machen , gibt es eindeutige Vorteile, die verschiedene Beschichtungen anbieten, um entweder Haltbarkeit oder Leistung oder beide zu verbessern.
Während eine breite Palette von Spezialbeschichtungen für eine Vielzahl von Aufgaben zur Verfügung steht, konzentrieren wir uns im Hinblick auf Beschichtungen, die für Zwangsinduktionsaufbauten geeignet sind, auf die folgenden Beschichtungen:
· Wärmedämmbeschichtung für Kolbendome
· Wärmedämmbeschichtung für Brennkammern
· Moly-Beschichtungen (Anti-Friction) für Kolbenschweller und Lager
· Wärmedämmbeschichtungen für Auslassventilflächen und Auslassöffnungen
· Wärmedämmbeschichtungen für Abgaskrümmer
Wärmedämmbeschichtungen (typischerweise unter Verwendung von eine keramische Formel) bieten, was der Begriff impliziert: eine Wärmesperre. Bei der Anwendung auf Kolbendomen schützt dies nicht nur den Kolben vor übermäßiger Hitze (die insbesondere bei Turboaufbauten durch Zwangsinduktion erzeugt wird), sondern trägt auch zur Verbesserung der Leistung bei.
Genauer gesagt verbessert es die Verbrennungseffizienz, da die Wärme, die sonst in den Kolben und die Brennkammer aufgenommen würde, jetzt besser enthalten ist und zur effizienteren Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches beiträgt.
Gleiches gilt für die Wärmedämmbeschichtung, die auf die Stirnflächen der Auslassventile und in den Auslassöffnungen des Zylinderkopfes aufgebracht wird. Anstatt Wärme zu verlieren (durch Einweichen), wird die Verbrennungswärme „eingedämmt“ und tritt aus, anstatt herumzuhängen und in die Kolben, Ventile und Köpfe einzutauchen. Dies ist nicht nur eine Wärmeschutzbeschichtung, sondern kann aufgrund des thermischen Wirkungsgrads (abhängig von anderen Faktoren) auch eine leichte Leistungssteigerung bewirken.
Gleitlacke (typischerweise eine Moly-basierte Formel) können auf eine Vielzahl von Oberflächen aufgebracht werden, insbesondere auf Nocken-, Stangen- und Hauptlager sowie Kolbenschweller. Während dies keine zusätzliche Leistung liefert, ist es ein Schutzfilm, der Reibungsverluste reduziert und die Lebensdauer der Komponenten verlängert, vor allem bei kalten Starts und in Hochtemperatur- / Hochspannungsumgebungen (wenn Sie es wirklich hämmern).
Übrigens sind auch Spezialbeschichtungen für Kompressor- und Turboladerkomponenten erhältlich, die einen zusätzlichen Wirkungsgrad sowie eine längere Lebensdauer bieten können. Wenn Sie daran interessiert sind, diese Geräte zu verbessern, wenden Sie sich sowohl an den Zwangsinduktionshersteller als auch an die Beschichtungsspezialisten. Sie können Sie bezüglich Verfügbarkeit und Nutzen beraten und welche Beschichtungen (falls vorhanden) für Ihre Anwendung am sinnvollsten sind. Beispiele für Beschichtungsdienstleistungen sind Swain Tech Coatings, Polydyn und Calico.