Motorrevision L46 69'Corvette

[Yannick]

Lieber Martin
Danke für Deine Frage. Aufgrund der bislang geposteten Bauteile kann man noch gar nicht auf eine besondere Auslegung des Motors schliessen. Die Überlegungen in meinem letzten Post muss für jeden Motor ungeachtet der Leistungsauslegung gemacht werden. Aber die Rechnung heisst ja nicht Drehmoment ODER Drehzahl. Die Vergrösserung des Hubraums, sowie die hohe Verdichtung führen zu mehr Drehmoment und dieses in Zusammenhang mit Drehzahl zu mehr Leistung. Übrigens, da fällt mir ein, ich habe den Hubraum noch gar nicht vorgerechnet:

8 * (4.125/2)^2 * PI * 3.50 = 374 cui, so weit weg von deinem 383 bin ich gar nicht .

Und bis zu diesem Punkt ist die Auslegung des Motors als Drehmomentmonster im unteren Drehzahlbereich oder als hochdrehender Hochleistungsmotor noch völlig offen. Die Charakteristik wird insbesondere durch die Nockenwelle gestaltet.
Aber du hast schon recht. Es wird definitiv in Richtung des letzteren tendieren. Meine Corvette hatte beim alten 355er Motor noch 250 PS auf dem Prüfstand. Unsere 74er Bigblock hat 270 PS mit 454 cui - also etwa vergleichbar. Die Bigblock ist definitv das angenehmer zu fahrende Fahrzeug. Von Beginn weg Drehmoment mit einer flachen Kurve. Wunderbar um zu cruisen. Und trotzdem schliefen mir förmlich die Gesichtsmuskeln ein, während mir meine goldene viel mehr Spass bescherte. Ich denke, ich brauche nun mal einfach einen kleinen nervösen Schreihals. Und der Motor wird gegenüber dem L46 über den gesamten Drehbereich mehr Drehmoment haben - Da kann ich Dich beruhigen.

Dass die Verdichtung hoch angesetzt ist, dessen bin ich mir bewusst - ich habe mich auch ganz bewusst dazu entschieden, und bin für die gewählte Nockenwelle auch ein klein wenig auf eine hohe statische Verdichtung angewiesen. Um dem Problem mit schlechtem Spritt zu begegnen: Ich denke, ich werde dem Problem bei der Wahl des Zündverteilers ein Stück weit begegnen können - aber da ist noch nicht alles entschieden. Dass ich aber mal auf den Faröern mit schlechtem Spritt kämpfen werde, halte ich für eher unwahrscheinlich  

Ich möchte noch was anderes Grundsätzliches loswerden: Mein Motor ist als persönliches Projekt zu verstehen (Um es in den Worten von Top Gear zu sagen: How hard can it be...?). Ich hatte vor Jahren eine Idee, daraus wurde eine Vision. Dann folgten rund 4 Jahre der Einarbeitung ins Thema. Als ich im Frühjahr 2019 den Atlantik im Segelschiff gequert habe, hatte ich Bücher zum Bau von Smallblocks und zu Motorenmathematik und Produktelisten mit Spezifikationen auf Papier mit an Bord. Als ich auf den Azoren von Bord ging, hatte ich ohne Einfluss von Internet ein Motorenkonzept aufgestellt, das vom Rotating Assembly, über die Nockenwelle, die Köpfe, Stössel, Ventile, Strömungsquerschnitte, Einlasskrümmer bis zum Exhaust Manifold, Benzinleitungen und Bezinpumpe und Vergaser reichte. Als Nächstes habe ich ein Simulationsprogramm von Performance Trends angeschafft (für rund 700$) und eine Simulation nach der anderen vollzogen. Das Programm kann weitaus mehr als bloss eine mutmassliche Drehmoment- und Leistungskurve zu plotten. Insbesondere zeigt es kritische Stellen und Wege auf, wie diese behoben werden können. Als das Konzept dann verfeinert war, ging die Suche nach den Teilen los. Je nach Teil, mussten die Eingaben im Programm angepasst werden und der Motor neu simuliert werden.

Lieber C3-Fritz
Deine Beiträge sind mir, wie auch diejenigen aller anderen, willkommen. Spannend, was Du da beisteuerst und für mich eine gewisse Bestätigung nicht ganz auf dem Holzweg zu sein. Ich bin als Bauingenieur tatsächlich branchenfremd. Ich habe mir aber, wie oben erwähnt, den Horizont stetig erweitert. Als ich vor über einem Jahr den Thread eröffnet habe, erhielt ich sofort verschiedenste Ratschläge, Tips und gar Spitzenmotoren für lau zum Kauf angeboten. Spitzenmotoren nur mit den besten Komponenten selbstverständlich blueprinted für lasche 10'000. Bei mir kosteten Block, Bohren und Honen, Köpfe, Kurbeltrieb schon 8'000 und da ist Versand und Verzollung noch nicht mal dabei, geschweige denn ein Blueprinting.
Deshalb bin ich auf Tauchstation gegangen, habe mir die Motorenteile zusammengetragen und das Blueprinting durchgeführt (oder genauer gesagt, die Teile davon, die ich bereit war durchzuführen, ist nämlich sehr umfangreich und mit hohen Kosten verbunden, will man es richtig machen). Jetzt bin ich mit der Vormontage durch, alle Teile auseinander, gereinigt und bis auf Weniges, das noch an Machining bedarf, bereit für den Zusammenbau. Und damit war für mich der richtige Moment gekommen, um wieder auf der Bildfläche zu erscheinen.

Übrigens gingen die Überlegungen noch viel weiter. Quench und Verdichtung sind nicht die einzigen Stellschrauben für die Auswahl der Rotating Assembly. Ein weiterer Punkt, dem ich versucht habe gerecht zu werden, ist die Form des Brennraumes. Die ist ja beim Chevy Smallblock nicht ganz glücklich ausgefallen. Insbesondere, wenn man den Brennraum im Zylinderkopf noch mit einem hohen keilförmigen Dome ausfüllt um auf die gewünschte Verdichtung zu kommen. Das führt dann zu einem weiten aber sehr dünnen Brennraum, der für die komplette Zündung des Gemischs eine gewisse Zeit braucht. Die vermutlich beste Brennraumform hat der HEMI und die schlechteste dürfte beim klassischen Flathead-Motor mit seinem L-förmigen Brennraum zu suchen sein - wie bspw. bei unserem 1953er Pontiac.
Der gewählte Mahle-Kolben hat einen flachen und niederen Dom und verändert die Form des Brennraumes dadurch nicht wesentlich.

[Wesch]

Hallo

Frage eines Laien. Welche Oktanzahl Sprit man benötigt , hängt doch eher von der dynamischen Kompression ab als
von der Statischen, oder ? Heisst, dass man abhängig von den Ventilüberschneidungen bei statischen 11:1 vielleucht gar kein
98er Super+ oder gar höher tanken muss. Und die Ventilüberschneidungen sind einzig und allein abhängig von der Nockenwelle,
also ob auf hohes Drehmoment oder hohe RPM ausgelegt.
Liege ich da richtig ?
Ist es wiederum richtig, dass eine Nocke, die auf hohes Drehmoment im unteren Drehzahlbereich ausgelegt ist, höhere Oktanzahlen benötigt bei gleicher statischer Verdichtung?
Mich wundert halt immer wieder, dass sogar wenn ich 95er tanke, kein klingeln bei meinem 427er BB mit über 11:1 statischer Verdichtung auftritt. 95er tanke ich nur, wenn ich falsch in die Tanke einfahre bzw keinen 98er finde. Richtig pur fahr ich das Zeug also nicht , ist immer aufgemischt mir 98er, aber egal. Meine Verwunderung bleibt über das fehlende Klingeln, sogar wenn ich es versuche herbei zu führen.

MfG. Günther

[Torsten K.]

Ein erstklassiger Thread mit tollen Bilder, Yannick, dazu noch mit sachkundigen Kommentaren.
Toll, was Du Dir als fachfremder Bauingenieur da zusammenbaust.
Der reinste Engineporn, ich liebe es.

OT Wenn ich mir anschaue, was heute an Autos gebaut wird..
Abreißende Hinterachsen, reißende Steuerketten, Probleme mit den Zylinder und den Kolbenringen, nur um mal einige Probleme zu nennen. Da graust mit. OT aus.

Yannick, ich freue mich auf die Fortsetzung.

Gruß
Torsten aus Aachen

[Yannick]

Spannende Frage, Günther. Ich denke es ist letztendlich die dynamische Kompression, welche zum Klopfen führt. Die statische Kompression ist ein rein rechnerischer Wert. Der Motor "sieht" diesen Wert nie. Ein Drehmomentstarker Motor hat im Verhältnis zum hochdrehenden Motor die höhere dynamische Kompression da weniger Überschneidung und weniger Spreizung der Nocken. Stimmen die Begriffe so? Ich kenne nur die englischen. Das würde auch dazu führen, dass der Martin früher mit Klopfen zu kämpfen hat als ein Motor der auf Leistung im oberen Drehzahlbereich ausgelegt ist. Gemäss meiner Simulation habe ich erst im Bereich über 5500 mit Klopfen zu rechnen und muss deshalb die Vorzündung da wegnehmen. Es gibt aber auch andere Parameter, welche das Klopfen beeinflussen wie Brennraumform, falsche Zündkerzen, Hotspots. zu früher Zündzeitpunkt etc.
Aber vielleicht möchte uns ein Kundiger in dieser Frage weiterhelfen.

Torsten, auch Dir vielen Dank für dein Lob.

So, es ist Zeit für weitere Fotos.

Kurbelwelle in Natura.

Ich habe eingangs mal erwähnt, dass mein Motorenbauer die Toleranzen bereits überprüft hat. Trotzdem liess ich es mir nicht nehmen und habe die Messungen noch selber vollzogen. Ich versuche es am 1. Hauptlager zu zeigen.


Nullen des Micrometers, dann wird der Durchmesser des 1. Hauptlagers gemessen. Leider hab ich da kein Foto. Messungen an 3 verschiedenen Stellen lagen zwischen 2.6481 und 2.6482 inches.


Als Nächstes wird das Innenmessgerät am Mikrometer genullt. Ist mit 2 Armen schwierig, mit Handy in der einen aber schlicht unmöglich   



Auch hier wieder, Messung braucht 2 Hände, aber diese Messung lag schon nahe beim effektiv gemessenen Wert. Je nach Stelle die ich gemessen habe, lag die Toleranz des 1. Hauptlagers bei 0.0025-0.0035 Inch.



Spasseshalber habe ich nach dem Durchmessen aller 5 Hauptlager noch die Messung mit Plastigauge gemacht. Das sind Kunststoffstreifen, welche zwischen Zapfen und Lagerschalen gelegt werden, dann wird das Hauptlager mit dem vorgesehenen Drehmoment zusammengeschraubt. Nach dem Auseinanderbau kann man über die Quetschbreite des Plastigauge strip ableiten, wie gross die Lagertoleranz ist. Hier im 5. Hauptlager 0.003 Inch.


Noch ein kleiner Hinweis auf die Lagerschalen. Bei starken Motoren verzichtet man in der unteren Lagerschale auf eine Ölrille, da das untere Lager stärker belastet wird als das obere. Im Rahmen der Vormontage wird auch geprüft, ob die Ölbohrung im Block in etwa mit dem Loch in der oberen Lagerschale übereinstimmt. Hier nicht perfekt, aber auch nicht zu schlimm, als dass ich hier hätte nacharbeiten wollen und dann das Risiko von Eisenspänen im Block gehabt hätte.

Es wird dem Beobachter anhand der Lackierung des Blockes auffallen, dass die Fotos nicht immer chronologisch erfolgen. Das ist so - ich versuche sie thematisch so zu ordenen, dass ein besserer Ablauf entsteht.


Hier noch die Vorarbeiten für die Lackierung.


Und ja, selbstverständlich soll auch der neue Motor wieder dieses schöne Chevy Orange erhalten. Aufgetragen als 2 Komponenten Motorlack.

[C3-Fritz]

Hallo Yannick,

zum Mahle Kolben nochmal einige Ergänzungen:  Wichtig ist die Bombierung der Kolbenlauffläche mit Mahle abzustimmen, denn der Kolben ist auf den Laufflächen zur Zylinderwand in beiden Ebenen Z und Y ballig und das ist auch ein Thema, was Mahle sehr gut virtuell beherrscht. Bitte beschichte die Kolbenlauffläche, roh ist nicht so gut als Laufpaarung. Eigentlich muss das bei dem Mahle Kolben dabei sein.

Du brauchst für die Ringe und den Kreuzschliff in Bezug auf Winkel der Honung und Rautiefen und Traganteil der Laufbahnen auch noch Angaben: Freundliche Mahle Leute rücken damit raus, wenn nicht dann schreibe mich per P.N. an. Sowas ist wichtig, eine Honung nach "Art des Hauses" oder dem Motto "haben wir immer so gemacht" ist nicht immer zielführend. Auch sollten alle Kolben sorgfältig im Spiel zum Kolbenbolzen und vom Kolbenbolzen ins obere Pleuelauge abgestimmt sein. Das wird weniger gemessen, sondern einer sehr erfahrenen Person überlassen der das dann ggf. über Nachreiben einstellt. 

Der gute Mann ist die aller feinste Adresse, (beispielsweise hat der die Kolben im Auftrag von Bentley Motors für den Bentley 4 1/2 Litre SuperCharged von 1929 nachgefertigt als ich das letzte Mal bei ihm in der Werkstatt war), er arbeitet aber nicht für jeden, mir ist er seit 30 Jahren wohlgesonnen. Ich bin immer wieder am Staunen, was ihm zu Teilen von denen ich denke sie wären perfekt noch an Nacharbeiten einfällt.

Plastigauge verwende ich auch sehr gern, es ist ein "What You See is What You Get", anders als die mathematische Ermittlung des Lagerspiels. ich will nicht darauf verzichten, es beruhigt einfach eine optische Kontrolle zu haben.

Bei starken Motoren verzichtet man in der unteren Lagerschale auf eine Ölrille, da das untere Lager stärker belastet wird als das obere.

Wenn die untere Lagerschale über 180 Grad ohne Nut ist, ergibt da ein "Zischeln" als Geräusch vom Lager wenn die Schmierbohrung aus dem Grundlager in die geschlossene Schale einläuft. Dann ist ganz wichtig, die Nut in der Mitte in die Unterschale um ca. 15 Grad einlaufen zu lassen und nicht abrupt nach 180 Grad direkt im Übergang von Oberschale zu Unterschale die Schmierung zu enden. 

Ich hatte das an einem Yamaha Twin mal gemacht, weil der immer die Schalen durchgeritten hatte. Es hatte funktioniert, aber das Geräusch war für mich nach dem ersten Start dann schon eine nachhaltig in Erinnerung bleibendes Ereignis. Bei höheren Drehzahlen geht da Geräusch unter. Im Leerlauf ist es von der Lautstärke her wie das Klackern eines Ventilspiels.

Es gibt da einige Abhandlungen über dieses Thema die untere Schale voll auszuführen, zu Vorteilen und Nachteilen. Bin mir da gerade nicht sicher, wie das final bewertet wurde, denn es ist eher unüblich. Eigentlich müsste das untere Lager auch mit Nut tragen. Der Vorteil der umlaufenden Nut ist die umlaufende Einspeisung des Öls in das Lager und nicht nur in die Oberschale. 

Nur auf Zuruf und weil es in einem Buch so steht, würde ich das nicht machen, sondern nur nach Berechnung der Schmierfilmdicke für diesen Auslegungsfall. Weiterhin auch darauf achten, dass einige Motoren zur Kupplung hin auf dem letzten Grundlager mehr Spiel brauchen. Warum weiß ich nicht, ich habe es nur so gelesen. Wäre mal interessant, dazu den Grund zu erfahren. 

Bitte auch die Überstände der Lagerschalen zum Grundlager prüfen, damit die Pressung der Schalen im Grundlager auch vorhanden ist.

Grüße
Fritz

[Yannick]

Hallo zusammen

Fritz, Bezüglich der Lagerschalen habe ich mich nach diesem Dokument gerichtet. Da wird explizit davon abgeraten die Rille zu verlängern. Sowohl die Leistung als auch die Ölfilmdicke der oberen Schale leidet darunter ohne Benefit für die untere Schale. Gemäss dem Dokument dient die Rille ausschliesslich dem Oilfeeding zu den Pleueln. Ich werde Deinen Input aber gerne im Hinterkopf behalten, falls etwas nicht in Ordnung sein sollte. Aber durch Deinen Einwand habe ich einen Fehler, den ich beim Messen gemacht habe entdeckt. Danke dafür. Ich muss in meinem Letzten Post noch den Foto-Beleg meines falschen Messens ersetzen

Die Lagerschalen werden nur 90° zu den Trennfugen gemessen, da sie im Bereich der Trennfugen dünner sind. Das gibt dann auch bessere Werte - habe ich heute nochmals gemessen. Für die Hauptlager 1, 2, 4 und 5 habe ich nun Werte zwischen 0.0027 und 0.0028 inch. Die Faustregel besagt 0.0001 inch pro Inch Durchmesser => d.h. 0.0001* 2.65 Inch. Das 3. Hauptlager hatte ein klein wenig mehr mit 0.0031. Kann aber auch ein Messfehler sein. 2 Dinge möchte ich hier erwähnen:
1. Ich habe kein höchstpreisiges Messinstrument. Mein Instrument für Innendurchmesser hat 300$ gekostet und hat eine Skalierung von 0.0005, wenn ich hier noch "genauere" Zahlen von mir gebe, dann sind die optisch zwischen der Skalierung "abgeschätzt" und alles andere als genau.
2. Ich habe diese Messungen von meinem Motorenbauer machen lassen - was ich hier nochmals tue, ist aus Spass an der Freude (wie ich das gerne formuliere). Der Motorenbauer hat mir bestätigt, dass die Toleranzen stimmen.

Die Kolbenlaufflächen sind beschichtet. Anbei noch ein Foto.


Angaben von Mahle bezgl. Honwinkel und Rautiefe waren 45° und 280 grit. Im grossen und ganzen darf ich mich glücklich schätzen. Mein Motorenbauer hat nicht zum ersten Mal Mahle im Haus und war auch sehr begeistert, als ich die Kolben ausgepackt hatte.

[Yannick]

Hab heute nicht viel Zeit. Aber ein Foto wollte ich nicht vorenthalten.



Bei der hier gezeigten Messung geht es darum Auslenkungen in der Längsachse nachzuweisen. Die Kurbelwelle ist hier nur in den unteren Lagerschalen des 1. und 5. Lagers eingelegt. Die Messuhr läuft den Lagerzapfen des 3. Hauptlagers ab und würde so anzeigen, wenn die Achse der Kurbelwelle gekrümmt wäre. Eine gewisse Auslenkung ist angeblich normal, solange sich ein gewisses Mass nicht überschreitet. Hab das Mass nicht gerade zur Hand. Bei meiner Kurbelwelle war bestenfalls ein leises Zittern des Zeigers auszumachen. Selbige Messung wurde danach noch beim vorderen Ende der Kurbelwelle durchgeführt mit demselben Ergebnis.

So, bis morgen...

[C3-Fritz]

On the other hand, extending the groove into the lower half, even as little as 20° at each parting line (220° in total), takes away from upper bearing performance without providing any benefit to the lower half

Guten Morgen Yannick,

das Thema hat mir keine Ruhe gelassen. Also nachgelesen und nach den Unterlagen von Mahle muss ja dann die 180 Grad ohne Nut mit hartem Übergang von Nur zu keiner Nut die beste Option sein. In meinen Unterlagen finde ich nichts mehr dazu, das ist alles in der Firma geblieben. Wenn man aus Projekten wieder rausgeht  sollte man aus Geheimhaltungsgründen dann auch fairerweise das Wissen beim Kunden lassen. 

Also klar ist, man sollte die Nut nicht in den Bereich enden lassen, wo das Druckmaximum in der Lagerschale ist. Das ist in der Regel 180 Grad gegenüber der Ölzufuhr. Ich hatte mit der Nut eher den Gedanken der Schmierstoffzufuhr in die untere Schale. Denn Öl ist nicht nur Schmierung, sondern auch Kühlung. Denn es würde ja bedeuten, dass die gesamte untere Schale geschlossen ist und nur das Öl über die Oberschale kommt und dieses eingeführte Öl muss über 180 Grad einen Schmierfilm sicherstellen.

Da bin ich von meinen Chefs eher erzkonservativ erzogen. Wenn wir nicht ganz sicher waren dass es funktioniert, haben wir da die Finger weggelassen. Sprich, wenn es wirklich vergleichbare Motoren gibt mit der unteren geschlossenen Schale über 180 Grad, würde ich das verwenden. Ansonsten wäre der 360er Umlauf für mich das "never change a running system". 

Was mich an dem Mahle Dokument ein wenig irritiert, ist die fehlende Angabe, wie diese Werte ermittelt wurden. Vermutlich an einen 1 Zylinder Versuchsmotor. Ein V8 hat aber bedingt durch die Zündfolge, die Massenverteilung und Steifigkeit der Kurbelwelle und vieler anderer Parameter welche den Schmierspalt bestimmen eine andere Lagerkraftpolare. 

Allein dieser für den Motorenbauer gängige Begriff der Lagerkraftpolare zur Beurteilung eines Gleitlagers lässt Google zur Verdeutlichung schweigen, so speziell ist das Thema. Und deswegen ende ich hier, denn es übersteigt auch den Anspruch hier im Forum, was es leisten kann und soll. 

Viele Grüße
Fritz

[Torsten K.]

...

Allein dieser für den Motorenbauer gängige Begriff der Lagerkraftpolare zur Beurteilung eines Gleitlagers lässt Google zur Verdeutlichung schweigen, so speziell ist das Thema. Und deswegen ende ich hier, denn es übersteigt auch den Anspruch hier im Forum, was es leisten kann und soll. 

Viele Grüße
Fritz

Versuche es, Fritz.
Wenn nicht hier, wo sonst. Der Threat lebt davon, nur zu!

Gruß
Torsten aus Aachen

[daabm]

Gedanken eines nicht so Versierten: Druckmaximum - müßte es da beim V-Motor nicht 2 geben, 30 Grad nach links und rechts? So "ungefähr" jedenfalls...