Virittäminen
Vakiomoottoriin tehtynä perusviritykseen kuuluu - kanavien siistiminen, korkeampipuristeiset männät, nokka-akseli, viri-sytytys, hyvä kaasutin sekä pakoputkisto.
Käyttömoottoriin saa mukavasti vääntöä kun laittaa vähän pidempi-iskuista kampuraa mutta siinä vaiheessa ei olekaan alkuperäistä moottoria jäljellä kuin kuoret...
Kannet ja kansien muokkaaminen
Kansien muokkaamisella haetaan parantunutta polttoaineseoksen täyttöä ja enemmän ulostulevaa voimaa. Siihen vaikuttaa monta asiaa.
- Kannen madallus
Puristussuhteeseen pystyy vaikuttamaan esim kansia madaltamalla taikka sylinteriä lyhentämällä.
Tätä ei suositella tehtäväksi jos on kyseessä V-kone yhdellä imusarjalla. Madallettaessa imukanavien etäisyys pienenee.
Männät
Puristussuhteen muutoksella vaikutetaan myös moottorin toimintaan.
Isommat sylinterit (3 5/8) vaatii lohkon koneistamista jolloin lohkon reikiä avarretaan.
Nokka-akseli
Toiminta
Imutahdilla mäntä liikkuu alaspäin imien mukaansa polttoaine/ilmaseosta imusarjasta.
Imuventtiili on myös auki muulloinkin kuin männän liikkuessa alaspäin koska koska seoksen virtaamiseen vaikuttavat myös muut voimat. Esimerkiksi imuventtiili aukeaa ennen kuin mäntä saavuttaa yläkuolokohtansa pakotahdilla, käyttäen hyväkseen poistuvan pakokaasun voimaa imemään seosta palotilaan - vastaavasti männän saavutettua imutahdin alakuolokohdan on imusarjassa olevalla massalla vielä liike-energiaa joten sitä virtaa sylinteriin vaikka mäntä on jo lähtenyt ylöspäin puristustahdilla.
Tämä jälkimmäinen eli imuventtiilin sulkeutumisasteluku on näistä kahdesta tärkeämpi koneen luonnetta silmällä pitäen. Mitä myöhempään imutahdin alakuolokohdan jälkeen imuventtiili on auki, sitä enemmän saadaan seosta sylinteriin korkeilla kierroksilla. Toisaalta, imuventtiilin myöhäinen aukiolo laskee dynaamista puristussuhdetta koska mäntä pääsee puristamaan ilma/polttoaineseosta kasaan vasta kun venttiili sulkeutuu. Mikäli pitkään aukioleviin imuventtiileihin yhdistetään matalapuristeiset männät, jää moottorin dynaaminen puristussuhde hyvinkin matalaksi eikä saavuteta haluttua lopputulosta.
Dynaaminen puristussuhde
Mäntävalmistajan ilmoittama puristussuhde on staattinen puristussuhde ja se ilmoittaa ainoastaan männän alakuolo- ja yläkuolokohdan välisten sylinteritilavuuksien suhteen eikä sillä ole useinkaan paljoa tekemistä käytönaikaisen eli dynaamisen puristussuhteen kanssa. Siihen vaikuttaa nimenomaan tuo edellä mainittu imuventtiilin sulkeutumisajankohta.
Moni menee metsään moottorin virittämisessä kuvitellen että nokka-akseli yksin on tehon tuoja. Sitten mennään ja ostetaan kirein nokka mitä kaupasta löytyy ja lopputuloksena ainoastaan kasvanut bensankulutus ja kadonnut alakierrosvääntö.
Kampiakseli
- Stroker
Stroker eli pidempi-iskuisella kampiakselilla varustettu kone. Täältä keskustelua [1]
- Kevennys
Keventämällä kampiakselia saadaan siitä kierrosherkempi, tosin osa alaväännöstä menetetään.
- Tasapainotus
Ei välttämättä tuo lisää hevosvoimia taikka kilovatteja, mutta auttaa pysymään konetta koossa ja hampaita suussa.
Sytytys
Pakoputkisto
Toimivan pakoputkiston suunnittelu on toisaalta yksinkertainen asia ja toisaalta monitahoinen. Monta eri asiaa täytyy ensin päättää ennenkuin suunnittelu voidaan aloittaa, haetaanko tehoa vai vääntöä vaihtoehtoisesti haetaanko ulkonäköä vai toimivuutta. Käytetäänkö "ilmaista" energia vai ei, olisi typerää olla käyttämättä sitä hyväksi. Kysymyshän on fysiikan lakien hyväksi käyttämisestä lähinnä paine-eron ja Bernoullin lain. Se miten sylinteristä pakoaukon kautta poistuva kaasu "näkee" putkiston ratkaisee rakenteen toimivuuden. Tietenkään mikään ei ole ihan näin yksinkertaista eli monet asiat vaikuttavat lopputulokseen ja sehän suunnittelun idea: Otetaan huomioon vaikuttavat seikat. Tässä on keskitytty lähinnä pienellä pyörintänopeudella toimivaan "antiikkisen" V-2 moottoriin sopivaan ratkaisuun.
- TEORIAA
Periaattena on kun pakoventtiili aukeaa halutaan palo/pakokaasun poistuvan mahdollisimman tehokkaasti ulos palotilasta, uuden ilma/polttoaine seoksen tieltä. Mitä palo/pakokaasu sisältää ? Teoriassa täydellisesti palaneen seoksen joka koostuu kahdesta "osasta" eli räjähdyksen omaisesta palamisesta johtuvasta ääniaallosta sekä palamisesta seuraneesta lämpöaallosta. Ääniaalto etenee noin 487 m/s nopeudella, sitten on se palamisesta laajentunut ja lämmennyt kaasu joka etenee noin 91 m/s. Näiden kahden osan perusteella täytyy pakokäyrät suunnitella, mukaan tulee vielä muuttujaksi pakokaasun lämpötila. Lämpötilan laskiessa pakokaasun nopeus pienenee, eli matemaattisesti ihmeteltynä nopeus muuttuu lämpötilan neliöön. Sitten siihen paineeseen ja virtaukseen, Daniel Bernoulli kehitti teorian jo 1720-luvulla ja sitä sanotaan Bernoulin laiksi: Bernoullin laki on fysiikan laki, joka liittyy nesteen ja kaasun virtauksiin. Lain mukaan virtauksessa nopeuden kasvaessa paine alenee. Virtauksen staattisen ja dynaamisen paineen summa on vakio. Käytännön sovelluksia laille ovat esimerkiksi venturiputki tai kaasutin. Kun kuuma pakokaasu laajenee sen nopeus pienenee ja paine kasvaa ja päinvastoin. Eli isossa putkessa nopeus pienenee ja paine kasvaa ja pienessä putkessa nopeus kasvaa ja paine vähenee. Tästä seuraa se että tietenkin haluamme pienempää painetta ja suurempaa nopeutta kaasulle. Tavoittena on saada tietenkin saada aikaiseksi alipaine joka "imee" pakokaasun pois sylinteristä, sinä hetkenä kun imu- ja pakoventtiili ovat auki (overlap).
- KÄYTÄNTÖÄ
Yksinkertaistettuna pakokäyrän (primary) koko ja pituus riippuvat myös moottorin tilavuudesta. Yleisesti sylinterikannen tai pakoaukon fyysiset mitat rajoittavat jonkin verran käytettävissä olevia vaihtoehtoja. Käytettävän putken halkaisia tulisi olla vain hieman suurempi kuin pakoaukon halkaisia, suuremmasta putkesta ei ole todistettavasti mitään hyötyä samalla kierrosnopeudella. Paljon käytettävän, tuumamitoituksella olevan putken, halkaisian suurentaminen ¼ tuuman verran nostaa moottorissa käytettävää "parhaan tehon" kierroslukua 6-700 rpm ylös päin samassa moottorissa. Käytännössä 103 cid moottoritilavuuteen asti paras halkaisia pakokäyrille on 1 3/4" putki, suurempiin 110- 124 cid moottoreihin 2" putki. Tässä kohtaa täytyy muistuttaa että 400kg painavaan laukkupyörään halutaan mahdollisesti eri käytöksinen moottori kuin kiihdytys kayttöön tehtyyn. Koska näistä fysiikan laeista ei pääse eroon niitä on käytettävä hyväksi, eli sillä hetkellä kun pakoventtiili aukeaa pakokäyrässä alkaa paine nousta. Palaneen kaasun massa pyrkii purkautumaan pienempään paineeseen, luoden taakseen alipaineen ( tai sitten ei) jonka pitäisi auttaa palokaasujen poistamisessa palotilasta. Erittäin paljon yleistäen ja oikoen, pitkä ja ohut pakokäyrä toimii parhaiten pienillä kierroksilla ja lyhyt ja paksu korkeilla kierroksilla. Tästä seuraa käytännössä se, että liian suurella halkaisialla olevalla pakokäyrällä vääntö siirtyy korkeammalle kierrosalueelle. Suuria kysymyksiä ovat mikä on se eniten käytetty kierrosnopeus ? halutaanko suuri huipputeho ? halutaanko suuri vääntömomentti ? Väittäisin että 95% näistä V-2 moottoreista käytetään 2500 -3300 rpm alueella, tällöin vaihdetta vaihdetaan noin 4000 rpm kohdilla kun BT moottorissa harvoin ylitetään 6000 rpm. Sportissa ja Buellissa ollaan noin 1000 rpm korkeammalla alueella. Siis varmaan haluamme että kaikki mahdollinen vääntö on käytettävissä tuolla eniten käytetyllä kierrosalueella jolloin EHKÄ menetämme huipputehossa jotain. Rakentelua rajoittaa myöskin 45º V-2 moottori epätasasella sytytysvälillä, astinlaudat, eteen siirretyt polkimet vipuineen, nämä rajaavat käytännössä pakokäyrien mitaksi 20 - 40 " eli noin 500 - 1000 mm. Tehtaan insinöörit eivät ole ihan turhaan piirrustuspöydän ääressä istuneet eivätkä pajalla ole laiskoteltu sillä tehtaan monessa mallissa käyttämä 32" eli noin 813 mm on lähes optimimitta pakokäyrälle moottorin käyttämälle kierrosalueelle. Lämpötila on myös yksi avaintekijä tässä asiassa, eli pakokaasu halutaan pitää mahdollisimman kuumana kunnes se poistuu. Ainoa tapa tehdä tämä on eristää putkistoa ilmavirran vaikutukselta. Tapoja on monia mutta käytetyimmät ovat metalliset lämpösuojat, kuitukankaiset nauhat tai keraamiset pinnoitteet, kuten Buell käytti joinain vuosina.
- 2-1 Putkisto
Jos ratkaisu on 2-1 putkisto, tämä hitaammin liikkuva lämpöpulssi halutaan osuvan kollektoriin sillä hetkellä kun toisen sylinterin pakoventtiili on avautumassa. Tällöin tässä pakokäyrässä on alipaine. Tässä ratkaisussa on kyllä omat ongemansa, kun muuttujia on paljon: pakokäyrän pituus ja halkaisia ( myös muodolla on hieman merkitystä) , kollektori, äänenvaimentaja, pakokaasun lämpötila. Joitain vinkkejä kuitenkin löytyy: pysytään noissa aikaisemmin mainituissa putken halkaisioissa ja kollektorin ollessa 2" - 2 ½ " ja sen pituus noin 100 mm (kesken)
- 2-2 Putkisto
Jos ratkaisu on 2-2 putkisto, tämä hitaammin liikkuva lämpöpulssi halutaan osuvan joko äänenvaimentimeen tai ulkoilmaan silloin kun pakoventtiili on uudelleen avautumassa. Eli tässä rakenteessa mitoitus onnistuu vain suhteellisen kapealle kierrosalueelle. Tällä saavutetaan korkeampi huipputeho ja vääntö vain tietyille kierroksille... Käytännössä tämäntyyppisen ratkaisun tarvitsee olla tehty 2" putkesta ja olla pituudeltaan 37 - 39" eli 940 - 990 mm. Erään valmistajan mukaan ensimmäinen 200 mm täytyisi olla 2" putkesta ja sen jälkeen loppu-osa 2 ½" putkesta. Eli ne halvimmat 1 3/4" dragpipet ovat sellaisenaan huonoin ratkaisu.(kesken)
- Äänenvaimennus (kesken)
Väärällä äänenvaimentimella saadaan pilattua ihan hyvin toimiva moottori... mikään äänenvaimennin ei saisi tuottaa vastapainetta.