Varför behövs vevhusventilation?

Av: Neville Higgins......... översättning: Rustan Rimner

Publicerad i "INFORMATION Nr 57" april 2000.
Tänk på att t.ex. priser, adresser och telefonnummer nu kan vara inaktuella!
Följande artikel är skriven av Neville Higgins och har varit publicerad i VOC:s klubbtidning MPH nr 608 (sept-99). Översättningen är gjord av Rustan Rimner och artikeln är något avkortad.
Det främsta skälet till varför vi behöver vevhusventilation är att vi måste släppa ut de förbrän-ningsgaser som läckt från förbränningsrummet. Hur bra kolvar och kolvringar vi än köper, kan de inte täta förbrännings-rummet fullständigt. Beroende på det mycket höga trycket under förbränningen och arbetstakten kommer det alltid att förekomma en del läckage förbi kolvringarna ned i vevhuset. Om inte dessa gaser tillåtes försvinna kommer det att bli ett tryck i vevhuset, som något reducerar motoreffekten och dessutom tvingar ut gasen genom alla svaga punkter i tätningar och packningar och samtidigt kommer gasen att ta med sig en del olja på vägen ut.

Det andra huvudskälet är att i en del motorkonstruktioner får vi variationer i vevhusets volym då kolvarna rör sig upp och ned och härigenom orsakar positiva och negativa tryckförändringar. Om inga gaser tilläts försvinna skulle det leda till ett positivt tryck i vevhuset som i sin tur skulle leda till läckage som ovan.

Den troligen vanligaste motorkonfigurationen på våra vägar är radfyran, där vi har en "flat" vev-axel, d.v.s. med två kolvar uppe och två kolvar nere. Under förutsättning att vi möjliggör för vevhusgaserna att röra sig fram och åter under kolvarna ger denna motoruppbyggnad inga volymvariationer i vevhuset då motorn går, vilket är bra eftersom enbart gasläckaget förbi kolvarna behöver tas om hand. Upp till mitten av 1960-talet gjordes detta genom en enkel ledning ut i omgivningen. Senare lagstiftning har emellertid ställt krav på att dessa gaser leds tillbaka in i motorn och förbrännes för att minska föroreningarna av miljön. (Våra Vincent är för gamla för att denna lagstiftning skall gälla här). Vid hög motorbelastning och höga motorvarv är flödet in i motorn tillräckligt för att skapa ett tryckfall över luftfiltret, som drar dessa vevhusgaser till den rena sidan av filtret, där de passerar in i motorn och förbrännes.

Tryckfallet över filtret är inte tillräckligt vid låg belastning av motorn (som vid stadskörning då den är viktigast). Här utnyttjar man i stället det höga undertrycket i insugningsröret. En förgrening från vevhus-ventilationen leder till insugningsröret via en liten kalibrerad öppning. Den måste vara liten för att inte störa tomgångsinställningen. Korrekt utfört kommer detta system att ge ett litet negativt tryck i vevhuset under alla körförhållanden och skiftar mellan inlopp via insugningsröret eller filtret allt efter behov. Här är det kanske passande att poängtera att den tryckskillnad vi talar om rör sig om tre till fem millimeter vattenpelare. Jämfört med det atmosfäriska trycket på 10 meter vattenpelare förstår vi att det rör sig om en liten tryckskillnad. Vi kan inte mäta det med en vanlig vakuummätare, det kräver ett glasrör, nästan horisontellt, laboratoriekalibrerat och fyllt med färgat vatten för att göra det möjligt att se de tryckskillnader vi talar om. Således kan vi inte ansluta en vakuummätare till vevhuset på vår Rapide och köra omkring för att kontrollera vår vevhusventilation. Det måste göras under laboratorieförhållanden i bromsbänk eller en rullande landsväg. Vattenmätaren skulle inte fungera på vägen där kurvor och ojämnheter skulle ge utslag större än de vi vill mäta.

Vincents ventilation.
Titta nu på en encylindrig motor som Comet, den kan betraktas som raka motsatsen till den raka fyran i ventilationsavseende. Här har vi en volymsvariation på hela 499cc per motorvarv och de cykliska tryckvariationerna är maximala. I själva verket använder vi oss av detta i den enklaste typen av tvåtaktsmotor där vi använder oss av detta för att suga in och föra över bensin-luftblandningen till förbränningsrummet. (Tvåtaktaren behöver, naturligtvis, ingen vevhusventilation!). Om vi använder oss av ett öppet ventilationsrör på Cometmotorn behöver vi något slag av oljefälla för att förhindra att pulsationerna för med sig olja ut eller aternativt en enkelriktad ventil i ledningen. En annan tillfredställande metod är en styrd ventil som Vincentfabriken använde. Denna är konstruerad för att öppna vid eller precis efter övre dödläget TDC (top dead centre) och sedan stänga vid eller precis före nedre dödläget BDC (bottom dead centre). Detta medger gasflöde ut ur motorn under kolvrörelser nedåt och är stängd under kolvrörelser uppåt. Gasmassans tröghet i ventilationsröret kräver att man modifierar öppnings och stängdningspunkterna något i praktiken. Nettoeffekten av detta blir ett svagt medelundertryck i vevhuset, men det kommer fortfarande att vara positiva och negativa pulsationer då motorn går runt.

Låt oss gå vidare till Rapide där vi har en 50 graders v-twin med båda kolvarna arbetande på en gemen-sam vevtapp. Hänvisande till vevvinkeldiagrammet nedan (detta är ritat från motorns registersida), kan vi se att den bakre kolven är vid TDC och stillastående med vevtappen vid punkt A. Vi har då ingen volym-förändring i vevhuset beroende på den bakre kolven. Den främre kolven är emellertid fortfarande 50 grader före TDC (BTDC, before top dead centre), så den rör sig snabbt uppåt och vevhusets nettovolym ökar. Då vevtappen når sin högsta punkt B, är den bakre kolven 25 grader efter TDC (ATDC, after top dead centre) medan den främre kolven är 25 grader före TDC och rör sig uppåt lika mycket som den bakre rör sig nedåt. Detta innebär att det inte är någon volymsförändring i vevhuset i denna punkt. Vid C är den främre kolven vid TDC och stillastående, medan den bakre är 50 grader efter TDC och i snabb rörelse nedåt. Från punkt C till punkt D rör sig båda kolvarna nedåt så vevhusvolymen minskar hastigt och vid D stannar den bakre och når ÖD medan den främre fortfarande sänker sig. Vid E, vevtappens lägsta punkt har den bakre kolven böljat att röra sig uppåt med den främre fallande med samma hastighet och åter har vi ingen förändring i vevhusets volym. Vid F är den främre kolven stilla vid nedre dödläget medan den bakre rör sig uppåt och ger en ökning av vevhusvolymen. Mellan F och A rör sig båda kolvarna uppåt tills, vid A den bakre når ÖD och cykeln upprepas.
Tänker vi över diagrammet ser vi att en V-twin nästan är som en stor encylindrig motor med maximal vevhusvolym vid B och minimal vid E, fastän den maximala förändringen inte är hela 998cc på grund av kolvassymetrin. På så sätt får vi möjlighet att ordna en liknande ventilation får både en och tvåcylindriga Vincent. Phil Irving som är klokare än både ni och jag drog naturligtvis nytta av detta och vevhusventila-tionen är den samma får både serie B och serie C, en- och två-cylindriga och komponenterna är gemen-samma. Observera dock att på grund av skillnader i läge och drivning är spindel och öppning i spindel och den roterande ventilen olika monterade. Ventilationsdrevet roterar åt samma håll som motorn på den encylindriga och åt motsatta hållet på den tvåcylindriga maskinen.

Om du studerar Paul Richardsons bok (vilket man alltid bör göra innan man gör några radikala förändringar på sin Vincent!) kan man studera dessa installationsdetaljer i "timing-diagrammet"
I kapitlet om smörjsystemet hävdar han att "Vevhusventilationen är öppen under 140 grader vevaxelrotation och skall stänga 30 grader efter BDC mätt på den bakre cylindern på en twin.

Tidslägen och bredd på portarna är inte alltför kritiska". Om vi nu går tillbaka till vårt diagram kan vi se att detta betyder att den skall stänga 30 grader efter punkt D, eller fem grader efter punkt E. Om vi rör oss baklänges (mot motorrotationen) 140 grader, ger det oss öppningspunkten 45 grader efter punkt B, vevtappens högsta punkt.

Tar vi hänsyn till den ovan nämnda trögheten, finner vi att det stämmer exakt med vad vi fann vara önskvärt. Vad mer är, har det fungerat i praktiken i mera än femtio år, så det måste ligga någonting i det! Trots alla populära modifikationer i fråga om vevhusventilationen kvarstår det faktum att en motor i gott skick med ventilationen rätt inställd inte dryper olja överallt.

Irving har medgett att en sliten motor, hårt körd, har så mycket läckage fårbi kolvarna att vevhusventila-tionen översvämmas och motorn läcker olja. I sådana fall brukar den populära elefantsnabelmodifikationen räcka till, men den bästa boten är fortfarande att renovera motorn så att standardsystemet räcker till!

Kontroll av ventilationstider.
På den gamla goda tiden räckte det att kontrollera märkningen på kugghjulen och så var det klart. Sorgligt nog finns det idag så många misskötta och "renoverade" motorer att vi måste arbeta från funktions-principerna eftersom vi inte kan lita på att ventilationsspindeln och ven-tilaxeln är korrekt monterade. Man behöver inte demontera registerkåpan får en riktig kontroll.

Gör så här!
1. Demontera avgasrör och oljemunstycket i registerkåpan.
2. Montera gradskivan och mät upp TDC på något av de godkända sätten.
3. Sätt en bit plastslang på ventilationsröret så att du kan båda blåsa i denna
....och arbeta på samma gång.
4. Med motorn i TDC på bakre cylindern skall man inte kunna blåsa luft i slangen,
....alltså skall ventilen vara stängd.
5. Fortsätt blåsa medan du sakta roterar motorn framåt. Stanna så snart som det
....går att blåsa i slangen vilket betyder att ventilationen öppnar.
6. Avläs gradskivan och notera läget. Om det är 70 grader efter TDC med några grader
....till eller från så är den korrekt inställd efter fabrikens rekommendationer.
7. Vrid motorn framåt till BDC mätt på bakre cylindern och kontrollera att du
....fortfarande kan blåsa i slangen.
8. Rotera motorn sakta vidare och stanna så snart du inte kan blåsa in luft,
....alltså är ventilen stängd.
9. Notera läget, det skall vara 30 grader efter BDC mätt på den bakre cylindern.

Om allt är korrekt kan du nu montera tillbaka alla delar. Är något fel måste du demontera registerkåpan och korrigera inställningen.