Klaus Grabow
03.03.2005, 10:49
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Top Fuel Crew Chef Gary Evans erklärt, warum 4 Ventil -Köpfe niemals mit Nitro funktionieren.
Als Phil und Chris McGee 1974 ihren 4 Ventil Top Fuel Motor vorstellten, glaubten alle, dies sei der Weg in die Zukunft. Die Logik war unausweislich: 4 Ventile pro Zylinder, OHC Nockenwelle, welche die alte, störanfällige Stößeltechnik abschaffte, das ist der Weg, um von der heutigen, aus den 40er Jahren stammenden Motorentechnik der Top Fuel Motoren wegzukommen.
Und wir waren stolz darauf, das es Australier waren, die diese Ideen als Erste auf die Rennstrecke brachten. Die Träume sind lange verflogen, und immer noch bestimmen die mit Stößeln ausgerüsteten Motoren aus den 40er Jahren die Scene, auch wenn sie mit allerlei moderner Technik aufgerüstet wurden.
Also, was passierte mit dem 4 Ventil Motor in der Top Fuel Scene?
Der McGee Motor profitierte einige Zeit von der Unterstützung des Budweiser King Crew Chef Dale Armstrong, und die McGee`s waren nicht die einzigen, die mit 4 Ventilern experimentierten. Mindestens 2 weitere Projekte dieser Art wurden kurzfristig in der US Scene ausprobiert, vor einigen Jahren versuchte es noch einmal Stan Saintly in Sydney mir einem TF Motor. NHRA Regeln verhinderten Versuche in Top Alkohol, nur der Australier Steve Harker hat in der Klasse mal experimentiert.
Cowin Racings Crew Chef Gary Evans hat sich Gedanken über 4 Ventiler gemacht. Bei seinen Überlegungen mußte er zurückgehen auf die fundamentalen Dinge, warum und wie ein TF Motor arbeitet, und dabei fand er heraus, warum diese Motoren, selbst auf höchstem Niveau, immer in der Technologie der 40er Jahre stecken geblieben sind.
Dies alles kam zu Tage, als die Saintys mich (Gary) um Hilfe bei ihrem 4 Ventiler fragten. Ich machte einige Vorschläge, aber sie funktionierten nicht, was mich letztendlich zu der Folgerung kommen ließ, das ihr Vorhaben nicht funktionieren würde.
Ein Nitro-Mechaniker jann einige Dinge am Set-up des Motors verändern, und wenn das Eine nicht läuft, dann wird das Andere versucht, und wenn dann garnichts mehr geht, und er nicht mehr weiter weiß, muß er ganz zum Anfang seiner Überlegungen zurück und sich nocheinmal in die grundlegende Technik eines TF Motors vertiefen um eine Lösung seines Problems zu finden.
Erst nachdem ich versuchte, den Sainty`s zu helfen, fand ich heraus, warum ihr Projekt zum Scheitern verurteilt war.
Der überragende Vorteil eines 4 Ventilers ist, das er jede Menge Luft bewegt und wenig Ventil-Lift braucht und die Zündkerze vom Hitzezentrum weg verlegt werden kann, und auf magerer Mischung laufen kann wie in der Formel 1 oder bei Indy.
Ich rede hier von langlebigen Benzin- oder Alkohol Motoren, wo das Ziel hohe Temperaturen und wenig Treibstoffverbrauch ist, wo wie bei europäischen und japanischen Motoren ein Luft/Benzingemisch von 15:1 und ein Verbrauch von 35Km/Liter angestrebt wird.
Nehmen wir nun so einen Motor und schicken 55 Gallonen (ca. 200 Liter) Nitromethan die Minute durch, er wird nicht laufen. Denn all die grundlegenden Regeln, die einen auf Ausdauer ausgelegten Benzin- oder Alkoholmotor zum Laufen bringen, sind bei einem Nitro Drag Race Motor ausgehebelt.
Eine Zündkerze, die nicht im Zentrum sitzt, sondern in einer Ecke des Zylinders, ermöglicht dem Nitro sich dort massiv wie in einer Lache anzusammeln, zieht Hitze von der Kerze ab und schließt sie kurz, denn Nitro leitet Strom. Der Zündfunke geht durch die Nitromoleküle, wenn sie dicht genug gepackt sin(wie im flüssigen Zustand) und erreicht garnicht erst den Gegenpol und startet nicht die Zündung des Gemisches.
Alles ist noch O.K. solange die Drehzahl und der Gemischdurchsatz gering ist, aber sobald der Durchsatz ansteigt, ist soviel flüssiges Nitro im Zylinder, das die Hitze von der Kerze abgezogen wird, und wenn keine Zündtemperatur mehr da ist, baut dieser Prozess sich unheimlich schnell auf. Und es kann auch anders herum gehen, mit soviel Nitro im Zylinder kann es zu Frühzündungen kommen, sodaß die Zündkerze rotglühend wird und das Gemisch nicht zündet, sondern explodiert, sobald das Einlaßventil geschlossen hat. Sie arbeitet dann wie eine Glühkerze.
Ein Nitromotor soll 5 Sekunden, oder hoffentlich 4 Sekunden arbeiten, Drosselklappe weit auf, ohne das der Sprit "explodiert". Aber dazu muß er drehen (die Kurbelwelle), und dazu braucht er einen Arbeitstakt, einen Kühlungstakt, einen Auspufftakt, einen Ansaugtakt, und wieder einen Arbeitstakt, usw.
Dass alles dient nur einem Zweck, nämlich den Zylinder mit Gemisch füllen, zum richtigen Zeitpunkt zünden, sodaß Druck aufgebaut wird um die Kurbelwelle zu drehen. Mit anderen Worten, Druck wird erzeugt, nachdem der OT (obere Totpunkt) erreicht wurde, der Kolben herunter gedrückt wird und die Kurbelwelle gedreht wird, um am Schwungrad PS zu erzeugen.
Wird diese Zyklus nicht eingehalten, wird am Schwungrad keine Power ankommen, weil der Druck zu früh im Arbeitstakt entsteht, den Kolben beim Aufwärtsgang hinunter drückt, und das Schwungrad stoppt.
Wenn ein oder zwei Zylinder so arbeiten, wird die Power des Motors vernichtet, der Motor wird Schaden nehmen oder sich selbst vernichten, weil der Zyklus unterbrochen wurde.
Beim 4 Ventiler sitzen die Zündkerzen in der Ecke des Zylinders, und das ist der einzige Platz, wo sie sein können. Wenn sie in die Nähe der Ventilsitze oder dazwischen gerückt werden, gibt es ein großes Problem, es kann zu Überbrückungen kommen, welche die Ventilsitze einfach wegbrennen. Dale Armstrong hatte das Problem, er hat es mit Stellite Sitzen versucht,
aber die Auslaßsitze haben nie durchgehalten.
Wichtig ist, das die Zündkerzen bei der Überschneidung der Öffnungs- und Schließzeiten (overlap) gekühlt werden. Der overlap bei einem Nitromotor ist immens wichtig. Er stellt sicher, das der Auspuffzyklus nicht in den Einlaßzyklus hineinläuft, das einstömende Gemisch früh zündet und den Motor zerstört. Es muß genug Gemisch im Ansaugtrakt vorhanden sein, um etwaige Restflammen im Zylinder regelrecht auszublasen. Falls nicht genug Gemisch da ist, z.B. bei zu mager eingestellten Motoren, schlagen die Flammen in den Ansaugtrakt und sprengen den Blower weg. Der Grund ist, es war nicht genug Treibstoffüberschuß ("cushion" fuel) vorhanden. Die ist ein physikalisches Phenomen von Nitromethan.
Es muß Treibstoffüberschuß vorhanden sein, um auch Treibstoff durch das Auslaßsystem zu jagen, und der Überschuß streicht über die Zündkerzen und kühlt sie soweit ab, daß sie nicht zu Glühkerzen werden.
Das ist einer der Gründe, warum Nitromotoren so großes Volumen haben und mit extrem hohem Durchsatz arbeiten, denn ein Teil des Arbeitszyklusses sorgt dafür, das die Zündkerzen heiß genug sind, den Treibstoff in unmittelbarer Nähe zu verdampfen und zu zünden. Denn flüssiges Nitro ist nicht entzündbar.
Es muß genug Hitze im Zylinder und um die Kerzen herum sein, um das Nitro zu verdampfen, es also zündbar zu machen und es zu zünden, wenn du es willst.
Wenn das nicht funktioniert, sitzt du vor oder hinter einer Bombe.
Beim 4 Ventiler sitzen die Kerzen an der Seite. Falls die zu heiß werden, hat man keine Möglichkeit, sie zu kühlen. Solange der Motor im Leerlauf ist, zünden sie einwandfrei, weil der radikale Hitzeaufbau noch nicht da ist. Aber sobald Gas gegeben wird, sorgt der schnelle Hitzeaufbau dafür, das die Kerzen zu Glühkerzen werden, oder die Zündung bricht zusammen.
Bei dem großen Treibstoffdurchsatz passiert es sehr schnell, das sich flüssiger Treibstoff in dem mehr "quadratisch"(so der Autor) ausgelegtem Zylinderkopf der 4 Ventiler um die Zündkerzen sammelt und sie elektrisch kurz schließt.
Deshalb arbeiten die "Hemi" geformten Köpfe so gut. (Ich denke Hemi kommt von Hemisphärisch, KG)
Dann passiert das, was im englischen "dropped zylinder situation" heißt, Zylinderausfall, und aus dieser Situation kommt der von selbst nicht mehr heraus.
Mit etwas Glück bekommst du den Motor zum Drehen, aber dann befindet er sich kurz vor der Explosion.
Also der 4 Ventiler, beschickt mit hohem Nitrodurchsatz, will sich nicht drehen.
Fortsetzung folgt noch heute
Top Fuel Crew Chef Gary Evans erklärt, warum 4 Ventil -Köpfe niemals mit Nitro funktionieren.
Als Phil und Chris McGee 1974 ihren 4 Ventil Top Fuel Motor vorstellten, glaubten alle, dies sei der Weg in die Zukunft. Die Logik war unausweislich: 4 Ventile pro Zylinder, OHC Nockenwelle, welche die alte, störanfällige Stößeltechnik abschaffte, das ist der Weg, um von der heutigen, aus den 40er Jahren stammenden Motorentechnik der Top Fuel Motoren wegzukommen.
Und wir waren stolz darauf, das es Australier waren, die diese Ideen als Erste auf die Rennstrecke brachten. Die Träume sind lange verflogen, und immer noch bestimmen die mit Stößeln ausgerüsteten Motoren aus den 40er Jahren die Scene, auch wenn sie mit allerlei moderner Technik aufgerüstet wurden.
Also, was passierte mit dem 4 Ventil Motor in der Top Fuel Scene?
Der McGee Motor profitierte einige Zeit von der Unterstützung des Budweiser King Crew Chef Dale Armstrong, und die McGee`s waren nicht die einzigen, die mit 4 Ventilern experimentierten. Mindestens 2 weitere Projekte dieser Art wurden kurzfristig in der US Scene ausprobiert, vor einigen Jahren versuchte es noch einmal Stan Saintly in Sydney mir einem TF Motor. NHRA Regeln verhinderten Versuche in Top Alkohol, nur der Australier Steve Harker hat in der Klasse mal experimentiert.
Cowin Racings Crew Chef Gary Evans hat sich Gedanken über 4 Ventiler gemacht. Bei seinen Überlegungen mußte er zurückgehen auf die fundamentalen Dinge, warum und wie ein TF Motor arbeitet, und dabei fand er heraus, warum diese Motoren, selbst auf höchstem Niveau, immer in der Technologie der 40er Jahre stecken geblieben sind.
Dies alles kam zu Tage, als die Saintys mich (Gary) um Hilfe bei ihrem 4 Ventiler fragten. Ich machte einige Vorschläge, aber sie funktionierten nicht, was mich letztendlich zu der Folgerung kommen ließ, das ihr Vorhaben nicht funktionieren würde.
Ein Nitro-Mechaniker jann einige Dinge am Set-up des Motors verändern, und wenn das Eine nicht läuft, dann wird das Andere versucht, und wenn dann garnichts mehr geht, und er nicht mehr weiter weiß, muß er ganz zum Anfang seiner Überlegungen zurück und sich nocheinmal in die grundlegende Technik eines TF Motors vertiefen um eine Lösung seines Problems zu finden.
Erst nachdem ich versuchte, den Sainty`s zu helfen, fand ich heraus, warum ihr Projekt zum Scheitern verurteilt war.
Der überragende Vorteil eines 4 Ventilers ist, das er jede Menge Luft bewegt und wenig Ventil-Lift braucht und die Zündkerze vom Hitzezentrum weg verlegt werden kann, und auf magerer Mischung laufen kann wie in der Formel 1 oder bei Indy.
Ich rede hier von langlebigen Benzin- oder Alkohol Motoren, wo das Ziel hohe Temperaturen und wenig Treibstoffverbrauch ist, wo wie bei europäischen und japanischen Motoren ein Luft/Benzingemisch von 15:1 und ein Verbrauch von 35Km/Liter angestrebt wird.
Nehmen wir nun so einen Motor und schicken 55 Gallonen (ca. 200 Liter) Nitromethan die Minute durch, er wird nicht laufen. Denn all die grundlegenden Regeln, die einen auf Ausdauer ausgelegten Benzin- oder Alkoholmotor zum Laufen bringen, sind bei einem Nitro Drag Race Motor ausgehebelt.
Eine Zündkerze, die nicht im Zentrum sitzt, sondern in einer Ecke des Zylinders, ermöglicht dem Nitro sich dort massiv wie in einer Lache anzusammeln, zieht Hitze von der Kerze ab und schließt sie kurz, denn Nitro leitet Strom. Der Zündfunke geht durch die Nitromoleküle, wenn sie dicht genug gepackt sin(wie im flüssigen Zustand) und erreicht garnicht erst den Gegenpol und startet nicht die Zündung des Gemisches.
Alles ist noch O.K. solange die Drehzahl und der Gemischdurchsatz gering ist, aber sobald der Durchsatz ansteigt, ist soviel flüssiges Nitro im Zylinder, das die Hitze von der Kerze abgezogen wird, und wenn keine Zündtemperatur mehr da ist, baut dieser Prozess sich unheimlich schnell auf. Und es kann auch anders herum gehen, mit soviel Nitro im Zylinder kann es zu Frühzündungen kommen, sodaß die Zündkerze rotglühend wird und das Gemisch nicht zündet, sondern explodiert, sobald das Einlaßventil geschlossen hat. Sie arbeitet dann wie eine Glühkerze.
Ein Nitromotor soll 5 Sekunden, oder hoffentlich 4 Sekunden arbeiten, Drosselklappe weit auf, ohne das der Sprit "explodiert". Aber dazu muß er drehen (die Kurbelwelle), und dazu braucht er einen Arbeitstakt, einen Kühlungstakt, einen Auspufftakt, einen Ansaugtakt, und wieder einen Arbeitstakt, usw.
Dass alles dient nur einem Zweck, nämlich den Zylinder mit Gemisch füllen, zum richtigen Zeitpunkt zünden, sodaß Druck aufgebaut wird um die Kurbelwelle zu drehen. Mit anderen Worten, Druck wird erzeugt, nachdem der OT (obere Totpunkt) erreicht wurde, der Kolben herunter gedrückt wird und die Kurbelwelle gedreht wird, um am Schwungrad PS zu erzeugen.
Wird diese Zyklus nicht eingehalten, wird am Schwungrad keine Power ankommen, weil der Druck zu früh im Arbeitstakt entsteht, den Kolben beim Aufwärtsgang hinunter drückt, und das Schwungrad stoppt.
Wenn ein oder zwei Zylinder so arbeiten, wird die Power des Motors vernichtet, der Motor wird Schaden nehmen oder sich selbst vernichten, weil der Zyklus unterbrochen wurde.
Beim 4 Ventiler sitzen die Zündkerzen in der Ecke des Zylinders, und das ist der einzige Platz, wo sie sein können. Wenn sie in die Nähe der Ventilsitze oder dazwischen gerückt werden, gibt es ein großes Problem, es kann zu Überbrückungen kommen, welche die Ventilsitze einfach wegbrennen. Dale Armstrong hatte das Problem, er hat es mit Stellite Sitzen versucht,
aber die Auslaßsitze haben nie durchgehalten.
Wichtig ist, das die Zündkerzen bei der Überschneidung der Öffnungs- und Schließzeiten (overlap) gekühlt werden. Der overlap bei einem Nitromotor ist immens wichtig. Er stellt sicher, das der Auspuffzyklus nicht in den Einlaßzyklus hineinläuft, das einstömende Gemisch früh zündet und den Motor zerstört. Es muß genug Gemisch im Ansaugtrakt vorhanden sein, um etwaige Restflammen im Zylinder regelrecht auszublasen. Falls nicht genug Gemisch da ist, z.B. bei zu mager eingestellten Motoren, schlagen die Flammen in den Ansaugtrakt und sprengen den Blower weg. Der Grund ist, es war nicht genug Treibstoffüberschuß ("cushion" fuel) vorhanden. Die ist ein physikalisches Phenomen von Nitromethan.
Es muß Treibstoffüberschuß vorhanden sein, um auch Treibstoff durch das Auslaßsystem zu jagen, und der Überschuß streicht über die Zündkerzen und kühlt sie soweit ab, daß sie nicht zu Glühkerzen werden.
Das ist einer der Gründe, warum Nitromotoren so großes Volumen haben und mit extrem hohem Durchsatz arbeiten, denn ein Teil des Arbeitszyklusses sorgt dafür, das die Zündkerzen heiß genug sind, den Treibstoff in unmittelbarer Nähe zu verdampfen und zu zünden. Denn flüssiges Nitro ist nicht entzündbar.
Es muß genug Hitze im Zylinder und um die Kerzen herum sein, um das Nitro zu verdampfen, es also zündbar zu machen und es zu zünden, wenn du es willst.
Wenn das nicht funktioniert, sitzt du vor oder hinter einer Bombe.
Beim 4 Ventiler sitzen die Kerzen an der Seite. Falls die zu heiß werden, hat man keine Möglichkeit, sie zu kühlen. Solange der Motor im Leerlauf ist, zünden sie einwandfrei, weil der radikale Hitzeaufbau noch nicht da ist. Aber sobald Gas gegeben wird, sorgt der schnelle Hitzeaufbau dafür, das die Kerzen zu Glühkerzen werden, oder die Zündung bricht zusammen.
Bei dem großen Treibstoffdurchsatz passiert es sehr schnell, das sich flüssiger Treibstoff in dem mehr "quadratisch"(so der Autor) ausgelegtem Zylinderkopf der 4 Ventiler um die Zündkerzen sammelt und sie elektrisch kurz schließt.
Deshalb arbeiten die "Hemi" geformten Köpfe so gut. (Ich denke Hemi kommt von Hemisphärisch, KG)
Dann passiert das, was im englischen "dropped zylinder situation" heißt, Zylinderausfall, und aus dieser Situation kommt der von selbst nicht mehr heraus.
Mit etwas Glück bekommst du den Motor zum Drehen, aber dann befindet er sich kurz vor der Explosion.
Also der 4 Ventiler, beschickt mit hohem Nitrodurchsatz, will sich nicht drehen.
Fortsetzung folgt noch heute