Autor Thema: Hemis erklärt  (Gelesen 1387 mal)

Offline Sascha MeckingTopic starter

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Hemis erklärt
« am: 23.10.2019, 12:34:51 »
Schönes Video zum Thema Hemi Blöcke.

https://youtu.be/o87YqLTAoks

Offline Robibib

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Re: Hemis erklärt
« Antwort #1 am: 25.10.2019, 17:54:49 »
Sehr informativ und lässt sich schön ansehen.  :)
Sehr interessant ist ja auch was da über die Jahre wirklich gleich geblieben ist.
Und welche Teile da dann auch geändert bzw. verbessert worden sind.

Offline Dj Nafets

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Re: Hemis erklärt
« Antwort #2 am: 26.10.2019, 16:01:36 »
Was ich bei den ganzen V8 -Hemi hin oder her- irgendwie beängstigend finde: Die haben sich relativ erfolgreich jeder echten Evolution im Motorenbau verwehrt. Mehrventiltechnik? Obenliegende Nockenwellen? Was ist das? Ich meine die Grundkonstruktion als 2-Ventiliger Stoßstangenmotor ist ziemlich gut und robust aber halt in den 50ern stehen geblieben?!?!

Jaja, die Regeln im Motorsport sind mir soweit bekannt, aber in der "zivilen" Version hat sich da auch fast nichts getan.

Gruß

Stefan

Offline Marvin

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Re: Hemis erklärt
« Antwort #3 am: 26.10.2019, 17:29:30 »
Moin,
Ich hoffe ich bekomme von niemanden für das Posten ärger oder verstosse gegen irgendwelche Richtlinien.
Das hab ich mir mal rauskopiert, kann aber leider nivht nicht mehr Sagen woher..


Auf northernthunder.com steht dieser Beitrag:

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.

Offline Marvin

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Re: Hemis erklärt
« Antwort #4 am: 26.10.2019, 17:30:42 »
Teil 2 weil es nicht in einen Beitrag passt.




Mit 2 Zündkerzen pro Zylinder müssen diese direkt neben den Auslaßventilen sitzen. Es funktioniert, weil das Einlaß- und Auslaßventil sehr dicht bei einander liegen, und somit das Gemisch (crossflow) über die Kerzen streicht, aber sie müssen so dicht an den Ventilen sein, das sie überhaupt Korrekt arbeiten, aber dann sind sie wieder so dicht dran, das sie anfangen zu glühen.
Es gibt keinen goldenen Mittelweg. Wenn die Kerzen zu dicht dran sind, bekommt man ein Problem mit den Ventilsitzen am Auslaß, die dann anfangen zu glühen und wie eine Glükerze arbeiten, und dann hat man eine Doppelzündung. Es ist extrem schwierig, den Motor so einzustellen, daß er rund läuft und genügend PS erzeugt, um das Schwungrad so auf Drehzahl zu halten, das die Kupplung vernünftig arbeitet und man eine gute ET erhält.
Es geht darum, den Motor für 5 Sekunden unter komplett offener Drosselklappe, unter Vollgas (oder hier besser Vollnitro) und unter Vollastzu halten, und all den Hitzeaufbau unter Kontrolle zu halten. Ein Motor hat mit einer bestimmten Temperatur am Start zu stehen, und mit einer bestimmten Temperatur über die Ziellinie zu fahren.
Die Fahrt beginnt mit X Grad Celsius und hört mit X Grad Celsius auf. Unter idealen Bedingungen und Voraussetzungen, beginnt die bei X Grad celsius und hört bei X+10 Grad Celsius auf. Falls die Verbrennung perfekt funktioniert über die ganze 1/4 Meile, hat man dann die höchst mögliche PS-Zahl aus dem Motor geholt.
Aber dazu kontrollieren wir immer unsere Treibstoff Verbrauchskurve, sodaß die Temperatur im Motor nicht zu schnell ansteigt.
Mir scheint es, das der 4 Ventiler nicht so reagieren will, weil seine Zylinder nicht so gleichmaßig von der Temperatur her arbeiten, und wenn sie es doch sollten, darf die Temperatur des Motors während der 402 Meter nur langsam ansteigen, sodaß die Temperaturspitze wegen daraus resultierender höchsten PS-Zahl unmittelbar vor der Ziellinie erreicht wird. Undes ist beim Nitro Motor schon schwer genug, alle 8 "guys" (Zylinder) auf deiner Seite zu haben.
Du hast da 8 kleine "Soldaten", die eigentlich alle zusammen halten sollten, aber sie kämpfen permanent gegeneinander, aber wenn einem davon die Hitze zu Kopf steigt, schon hast du eine kleine Explosion und du brauchst einen neuen Motor.
Der 4 Ventiler hat sich in TF Dragracing nicht bewährt. Stan Sainty hat jetzt einen 3 Ventiler gebaut, 2 Einlaß- und ein Auslaßventil. Der ist billiger, er benutzt Edelstahl- statt Titaniumventile, und die Kerzen sitzen dicht am Auslaßventilsitz, und somit kann der Steg, der bei 2 Auslaßventilen vorhanden wäre, nicht mehr durchbrennen.
Seit Sainty das Problem gelöst hat, könnte der Motor das beste auf dem Markt werden.Mit 2 Auslaßventilen hat es nicht funktioniert, aber mit 2 Einlaß- und einem Auslaßventil, und die Kerzen angebracht wie im Hemi, sodaß sie im crossflow liegen, das könnte klappen.
Armstrong hat einen Ken Veney Kopf versucht, wobei die Kerzern aussen lagen, um sie kühl zu halten, aber das war ein mager laufender Motor, das Projekt wurde eingestellt.
Das zeigt, das die Position der Zündkerzen absolute Priorität hat.
Man hat größere Ventile versucht, aber die Motoren liefen nicht. Das zeigt, das der Hitzeabfluß über den Auspuff enorm wichtig ist, aber gleichzeitig muß eine genau bestimmte Menge an Hitze im Motor bleiben, um ihn auf Betriebstemperatur zu halten, somit kommt der Ventilgröße und dem Ventilhub eine wichtige Bedeutung zu.
Man sieht keine perfekt laufenden TF Motoren hier in Australien oder den USA. Sie laufen perfekt für eine kurze Zeit, aber dann mußt Du dauernd an ihnen rumdrehen. Es gibt immer Probleme mit den beiden inneren Zylindern auf jeder Seite. Sie werden schneller heißer als die äußeren, davor und dahinter liegenden.
Es gab Leute, die versuchten leichte Zylinderköpfe, die abgefräst wurden. Die äußeren Zylinder sind sofort verbrannt, weil sie weniger Material zur Hitzeabsorbierung hatten.
Wir sehen es als selbstverständlich an, das ein Alkohol-oder Benzinmotor rund läuft, aber wenn man sich mit Nitro beschäftigt, weigern sich die Motoren oft, rund zu laufen.
Es ist ziemlich wild, was wir da machen. Wir transformieren Nitro in PS, und vieles muß zusammenspielen, damit dies überhaupt geschieht.
Der Benzinfahrer denkt nicht groß darüber nach, er macht den Tank voll, ballert die Strecke runter, und, he, eine 8,99, Klasse.
Wir TF Fahrer sind Führer in Sachen Spitzentechnologie im Motorsport. Wir haben unsere Hausaufgaben gemacht, und darum sind diese Motoren so Effizient .
Da kommt dann ein 4 Ventiler, und der läuft nicht, du fragst dich warum nicht, und plötzlich denkst du an all die Dinge die du mit deinem Hemi gelernt hast.
Wenn die 4 Ventiler besser wären, hätte jeder einen, aber dem ist nicht so.
Ist es nicht seltsam, das gerade das Einfachste am Besten funktioniert?
Der Hemi Motor ist ein einfacher 2 Ventile Motor, mit 2 Kerzen dicht zusammen pro Zylinder, dicht am Auslaßventil, aber nicht so dicht, das eine Glühkerze daraus wird, einer hemisphärischen Brennkammer, einem flachen Kolben, und er macht unglaubliche PS-Zahlen, eben weil er der richtige "Ofen" ist, um Treibstoff zu verbrennen.
Es ist die richtige Form, und, um in einem Bild zu sprechen, der Ofen brennt nicht nur, sondern du kannst die Tür aufmachen, Kohle reinschaufeln, und die Schaufel wird nicht mal heiß. Anders herum, wenn du die Tür aufmachst, und Kohle reinschaufelst, und die Schaufel fängt Feuer, und du haust sie in den Kohlehaufen um nachzulegen, aber der Kohlehaufen fängt Feuer, dann ist dein Zyklus (Beschickung des Motors mit Gemisch) zusammengebrochen.
So einfach ist das, und macht dann auch Sinn.
Deshalb wird ein 4 Ventiler bei TF niemals arbeiten.
Die McGees haben einen 4 Sekunden Lauf mit einem 4 Ventiler geschafft. Sie sind geniale und brilliante Typen, aber sie wissen jetzt, das sie auf verlorenem Posten stehen.
Die Saintys haben das gleiche herausgefunden, aber mit ihrem 3 Ventiler bauen sie einen preiswerten Motor, der billig am Laufen zu halten ist, der Nitro in Hitzeenergie für die Hinterachse erzeugt.
Und ich denke, das es ein Erfolg sein wird.

Aus dem Englischen übersetzt.




Ich hab es nicht übersetzt, nur abgespeichert und weiter geleitet. Viel spass beim Lesen.
Gruss Marvin

Offline Dj Nafets

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Re: Hemis erklärt
« Antwort #5 am: 27.10.2019, 06:24:04 »
Danke fürs Einstellen, den Text hatte ich mal irgendwo gelesen, dann aber nicht mehr wieder gefunden.

Einschränkend muss man sagen das die beim TopFueler auf ganz anderen Sphären wandeln. Alleine die reine Menge Sprit die da rein kommt. Das haste beim Methanoler nicht. Erklärt auch ein Stück weit die Verwendung von ProMag 44 Zündungen. Die Alkyjungs haben das dann einfach übernommen weil vorhanden und funktioniert.

Gruß

Stefan