att lägga till en form av tvångsinduktion (turboladdare eller superladdare) är en populär och frestande metod för att öka hästkraften. Istället för att blint bulta på ett tvångsinduktionssystem och trompa på pedalen, överväga först de inre motorkomponenterna och deras förmåga att motstå den extra kraften.
här kommer vi att diskutera de områden av motorn oro när det gäller föreslagna uppgraderingar. De ändringar/modifieringar / uppgraderingar som nämns här kommer inte nödvändigtvis att generera mer kraft, men gör att motorn kan leva under den förväntade boosten. Även om det är bra att överväga en bolt-on power booster, måste vi lägga till lite försäkring för att ge motorn en chans att överleva.
medan du lägger till turbo eller supercharger boost till melodin av, säg, 8 till 10 pund kanske inte kräver en omfattande omprövning av blocket, roterande och fram-och återgående montering, kan högre boostnivåer (liksom omfattande användning av höghästkrafts kväveinjektion) placera tillräckligt med extra spänningar som potentiellt kan orsaka förödelse på en annars oförberedd motor. Den gamla racerens ordspråk” för att avsluta först måste du först avsluta ” gäller här.
huvudlock
om du planerar att skapa ytterligare cylindertryck och resulterande stress på bottenänden, börja med att förstärka huvudlocket som säkrar vevaxeln. Om du planerar att pumpa hästkrafter upp i 400-hk-sortimentet eller bortom, kan du lägga till en ökning av bottenhållfastheten genom att byta från originalgjutjärnhuvudlock till stålkapslar.
fyra bultlock är att föredra. Om blocket ursprungligen gjordes med tvåbultlock, kan blocket borras och tappas för att acceptera de ytterligare två lockbultarna per huvudplats.
om blockdesignen tillåter, är användningen av fyrbult ”splayed” huvudlock idealisk. Detta kommer att innehålla de två centrumbultplatserna vertikalt (90 grader mot vevens mittlinje), med de två yttre bultplatserna placerade i en vinkel som syftar utåt mot huvudbanans sidoområden. Inte alla oe-block kommer att rymma en modifiering av fyrbult-eller fyrbultspärrade arrangemang. Om du för närvarande har ett lock med två bultar kan du behöva köpa ett block som ursprungligen gjordes för att acceptera fyrbultlock.
Huvudlageravståndet beror delvis på blockmaterial. Aluminiumblock tenderar att expandera mer än järnblock, vilket möjliggör ett något stramare statiskt huvudlageravstånd på ett aluminiumblock. Tumregeln är att köra 0,001 tum per tum av vevaxelns journaldiameter. För en förstärkt motor föredrar vissa byggare att lägga till cirka 0,0005 tum för att generera en större oljekil för att stödja vevet under drift.
återigen, i allmänna termer för de flesta V-8-motorer, kommer huvudlageravståndet att köras i 0.0025-tumsintervallet, men det kommer naturligtvis att variera beroende på den specifika motorn. Om lagerfrigång är för löst kan det hända att motorns oljesystem inte kan hålla jämna steg med efterfrågan.
vevaxlar
ju större hästkrafter, desto större spänningar upplevs av vevaxeln. För alla högpresterande byggnader som förväntas spita ut över 450 hk, är det ett intelligent drag att flytta till en smidd vevaxel av hög kvalitet.
smidda vevar av stål är starkare än gjutna vevar och tål bättre de spänningar som åläggs av större cylindertryck. Beroende på effekt (och boost) nivå och beroende på hur motorn kommer att användas/missbrukas, en gjuten vev kan eller inte kan överleva. Om du bygger motorn från början och planerar att använda en hälsosam mängd boost, överväga inte ens en gjuten vev.
Obs: Om du planerar att köra en remdriven superladdare, kommer vevnosen att uppleva större stress, vilket är ännu en anledning att använda en smidd vev. Tänk också på att en OE-design kan ha en nycklad vevsnut eller (i fallet med GM LS-motorn, till exempel) kan nosen inte ha någon nyckel med hjälp av en presspassningsdämpare. Om du planerar att köra en remdriven superladdare, se till att vevnosen rymmer detta.
anslutningsstänger
den extra spänningen hos något tvångsinduktionssystem (turboladdare, superladdare eller till och med enstaka injektion av kväveoxid) belastar stavarna mer. Att byta från OE-gjutna eller pulveriserade metallstavar till smidda stålstänger av hög kvalitet är ett måste om du planerar att köra cirka 450 hk eller mer.
vilken stil är bäst? I teorin är H-strålstänger starkare, men i verkligheten kan en H-strålstång vara lättare samtidigt som den är lika stark som en I-strålstång. Utan att gå in för mycket i detalj, väljer man i många fall mellan I-beam och H-beam till antingen tillverkarens tillgänglighet och/eller motorbyggarens preferens.
en annan strålstil är X-beam, som har använts i vissa dieselapplikationer (för viktbesparingar) men görs nu också tillgänglig för olika Fordonsgas-motorapplikationer. X-strålen är en slags blandning av både I-stråle och H-stråle, med viktbesparande spår på både strålytorna och sidorna. Detta ger en betydande viktbesparingar, samtidigt som strålytan ökar, vilket ger lättare vikt samtidigt som styrkan bibehålls.
Sammanfattningsvis, om du planerar att producera mer än cirka 450 hk, väljer du en kvalitet smidd stång ger väsentligt mer försäkring i motsats till en gjuten eller pulveriserad metallstav.
lika viktigt, eller kanske ännu viktigare, är stångbultarnas kvalitet eller draghållfasthet. För alla högpresterande byggnader, och säkert en som kommer att innehålla tvångsinduktion, oavsett vilken typ av stång som används, använd alltid en höghållfast eftermarknadsstångbult som de som erbjuds av ARP och andra. Skimp aldrig på stångbultar.
de flesta applikationer med hård användning (street high performance och racing) kommer att gynna stånglager i 0.002-till 0.003 – tumsområdet. Små journalstänger (2,00 tum eller mindre) kan komma undan med något snävare spelrum, i 0,0020 – till 0,0025-tumsområdet. Större tidskrifter (2.200 inches och större) kan behöva något mer clearance, i 0.0029-till 0,0030-tums intervall.
Tvångsinduktionsmotorer (turbos och superladdare) tenderar att bygga mer värme vid lagren och kan kräva något i 0.0030 – till 0.0034-tumsområdet (kräver att man kör en tyngre viskositetsolja). Utan att komma in på detaljerna i specifika motorplattformar, allt vi gör här är att ge Ballpark clearances. Det är bäst att kontrollera med lagertillverkaren för tvångsinduktionsrekommendationer.
kolvar
beroende på mängden boost och resulterande cylindertryck kanske OE-gjutna eller hypereutektiska kolvar inte kan hantera de ökade temperaturerna och cylindertrycket. Användning av kvalitet smidda eller billet kolvar rekommenderas starkt. Kolvar konstruerade för tvångsinduktion har vanligtvis ett tjockare kolvdäckområde.
kolv kjol-till-vägg clearance för de flesta V-8 motorer kommer i allmänhet att vara i 0.0045 – till 0.005-tums intervall och beroende på kolven, detta kan vara så mycket som 0.007 inches. Med tvingad induktion, stanna på max-sidan när det gäller kjolklarering.
i mycket allmänna termer, för tvångsinduktion, är det teoretiskt accepterat att lägga till cirka 0,001 tum clearance per tum borrdiameter. Men detta beror alltid på kolvmaterialets specifika legering och densitet.
( eftersom prestanda / racing kolvtillverkare använder olika / proprietära legeringsformler, följ alltid det väggavstånd som anges av kolvtillverkaren.)
väggavstånd kommer att listas som ett minimum till maximalt intervall. Som ett mycket, mycket generaliserat uttalande kommer typiska småblocksmotorer att använda ett väggavstånd på cirka 0,004 tum och typiska stora blockmotorer kommer att kräva ungefär en 0,005-tums clearance (igen, det här är en mycket bred rekommendation).
Obs: När kjolfrigången ökas kan det finnas en tendens att uppleva en liten kolv ”slap” när motorn inte har värmts upp till full Driftstemperatur. Detta kan åtgärdas genom att ha kolvkjolarna moly-belagda, vilket ger ytterligare smörjförmåga för att skydda kjolarna. De flesta prestanda kolvtillverkare erbjuder denna beläggning redan installerad.
kolvringar
eftersom ett tvångsinduktionssystem (eller användning av salpeterinsprutning) genererar extra cylindertryck och värme, kan en ”standard” specifikation ringgap vara för hårt, eftersom kolvarna växer i diameter när värmen ökar (mer med högre cylindertryck).
om gapet är för hårt kan ringarna hamna ihop, vilket kan placera otillbörlig spänning vid kolvkronan, vilket eventuellt resulterar i kolvfel. En allmän tumregel är att öka det övre ringgapet något till ett belopp av cirka 0,006 tum per tum borrdiameter.
till exempel, om hålet är 4,125 tum, kan det övre ringgapet behöva vara i 0,025-tumsområdet (eller möjligen större). Se alltid kolvtillverkarens rekommendation för tvångsinduktionstillämpningar. Hög boost kräver” lösare ” ringluckor.
om motorn kommer att få hjälp av tvångsinduktion och/eller användning av salpeterinsprutning (i 100-plus eller större hästkraftshöjningsområde) överväga användningen av starkare toppringar, såsom stålringar nitrerade eller med en härdad beläggning. Återigen, se kolvtillverkarens rekommendationer, eftersom specifikationerna kommer att skilja sig mellan naturligt aspirerade och förstärkta applikationer.
Cylinderborrningar
användningen av tvångsinduktion genererar ytterligare cylindertryck när det är under boost. Cylinderväggtjocklek måste beaktas för att förhindra överskott av cylinderborrningsförvrängning (vilket påverkar ringkontakt och tätning) samt potentiell cylinderväggsprickning.
väggtjocklekar kommer att variera mellan inte bara motor märken och modeller, men bland block inom samma familj. Utan att fördjupa sig i specifika år / märke / modellblock är en allmän tumregel att väggtjockleken inte bör vara mindre än cirka 0,200 tum. Under din byggnad kan motorbutiken enkelt kontrollera detta med en handhållen sonisk testare som mäter materialtjockleken.
min poäng är att alltid verifiera cylinderväggtjockleken, speciellt om blocket har varit eller kommer att bli uttråkat.
ventiler
avgasventiler i en förstärkt motor, särskilt med turboladdning, utsätts för högre värmenivåer. De mest populära valen när det gäller ventilmaterial för tvångsinduktionsapplikationer är en hög kvalitet av rostfritt stål (allmänt känt som EV8) eller Inconel, som båda tål högre ventiltemperaturer.
om du inte är bekant med Inconel inkluderar de grundläggande fördelarna, i motsats till rostfritt stål, lättare vikt, hög hållfasthet och större motståndskraft mot termisk dynamik.
Inconel ventiler erbjuder extremt hög termisk resistans och är konstruerade för hög värme applikationer som finns i turboladdade, överladdade och lustgas applikationer.
kamaxel
för att optimera användningen av tvångsinduktion, kommer motorn sannolikt att föredra en lobseparationsvinkel (LSA) i det måttliga breda området, förmodligen runt 112 till 114 grader. I allmänhet krävs också tyngre ventilfjädrar, beroende på hur mycket boost som skapas.
avgaserna öppnas mot tryck, så det här är inte ett stort problem, men när det gäller insugningssidan behöver du sannolikt högre fjädrar. Rådgör med kamaxeltillverkaren för dess rekommendation angående fjädertryck.
tändstift
som en allmän tumregel rekommenderas det att köra ett värmeområde kallare än lager med ett tvångsinduktionssystem. Om du lägger till ett turbo-eller kompressorsystem, var uppmärksam på tändstiftets specifikationer som finns i instruktionerna.
uppgraderingar att överväga för hållbarhet
· kolvar (byt till smidd aluminium i stället för hypereutektisk)
· lägre kompression (där det behövs) för att rymma extra mängd boost
· specialbeläggningar (termisk barriär och antifriktion)
· anslutningsstänger (byt till smidda i stället för gjutjärn eller pulveriserad metallgjutning)
· Anslutningsstångsbultar (byte till högre draghållfasthet Eftermarknadsbultar är alltid en bra ide)
· vevaxel (byt till smidd i stället för gjutning)
· dubbelknappad vevnut
· stål/högpresterande vevspjäll
· omvandling till en knappad spjäll/remskiva på en ls press-fit remskiva vev
· topplockspackningar (byt till MLS i stället för komposit)
· topplockspjäll (i stället för bultar)
· huvudlock (billet stål i stället för gjutjärn eller pulveriserad metall)
· huvudlock dubbar eller bultar (med högre draghållfasthet)
· huvudlock gördel (beroende på motor)
· ventiler (potentiell uppgradering till högre kvalitet rostfria ventiler och/eller Inconel för avgasventiler)
· Högre/mer hållbara ventilfjädrar
· vipparmar (mer hållbara eftermarknads fullvalsar)
· kylsystem (se till att det befintliga kylsystemet är rent och fungerar korrekt; och potentiellt behov av effektivare vattenpump och radiator, speciellt om du använder en intercooler)
Specialbeläggningsförbättringar
medan vissa (främst icke-motorbyggare) kan håna på användbarheten av specialmotorbyggare beläggningar, det finns tydliga fördelar som olika beläggningar erbjuder för att förbättra antingen hållbarhet eller prestanda, eller båda.
medan ett brett utbud av specialiserade beläggningar finns tillgängliga för att passa en mängd olika uppgifter, när det gäller beläggningar som passar tvångsinduktionsuppsättningar, fokuserar vi här på följande beläggningar:
· termisk barriärbeläggning för kolvkupoler
· termisk barriärbeläggning för förbränningskamrar
· Moly (antifriktion) beläggningar för kolvkjolar och lager
· termisk barriärbeläggning för avgasventilytor och avgasportar
· termisk barriärbeläggning för avgasgrenrör
termisk barriärbeläggning (vanligtvis involverar en keramisk formel) ger vad termen innebär: en värmebarriär. När den appliceras på kolvkupoler hjälper detta inte bara till att skydda kolven från överdriven värme (genererad via tvångsinduktion, särskilt i turbouppsättningar), men denna beläggning hjälper också till att förbättra hästkraften.
mer specifikt ökar det förbränningseffektiviteten, eftersom värmen som annars skulle blötläggas i kolven och förbränningskammaren nu är bättre innesluten och hjälper till med effektivare förbränning av bränsle/luftblandningen.
detsamma gäller för termisk barriärbeläggning applicerad på ytorna på avgasventilerna och inuti cylinderhuvudets avgasportar. Istället för att förlora värme (via blötläggning), är förbränningsvärmen ”innesluten” och skottar ut istället för att hänga runt och blötlägga i kolvar, ventiler och huvuden. Detta är inte bara en värmeskyddande beläggning, men på grund av termisk effektivitet kan det också (beroende på andra faktorer) ge en liten effektökning.
antifriktionsbeläggningar (vanligtvis en moly-baserad formel) kan appliceras på en mängd olika ytor, mest specifikt på kam, stång och huvudlager och kolvkjolar. Även om detta inte kommer att ge extra kraft, är det en skyddande film som hjälper till att minska friktionsförluster och förlänger komponentens livslängd, främst under kalla startups och under miljöer med hög temperatur/hög stress (när du verkligen hamrar det).
förresten är specialbeläggningar också tillgängliga för superladdare och turboladdningskomponenter, vilket kan ge ökad effektivitet samt förlänga hållbarheten. Om du är intresserad av att förbättra dessa enheter, kontakta både tvångsinduktionstillverkaren och beläggningsspecialisterna. De kan ge dig råd om tillgänglighet och fördelar, och vilka beläggningar (om några) som är mest vettiga för din applikation. Exempel på beläggningstjänster inkluderar Swain Tech Coatings, Polydyn och Calico.