Motorcykelracingens teknikskatt

[Bearing]

Genom ett drygt århundrade av tävlande med motorcyklar har naturligtvis en del motorcyklar med enda ändamålet att tävlas med, tillverkats. De har varit konstruktioner bestående av några delar oprövad teknik, några delar mjukt gummi, och stora delar vass motor. De har vunnit mästerskap, vunnit ära, och vunnit vår beundran. De flesta hojar har dock inte vunnit tävlingar, och istället ställts undan, och (av de flesta i publiken) glömts bort. Många av de motorcyklarna innehöll, trots (och kanske ofta bidragande till) att de inte vann, utsökta tekniska detaljer. Detaljer som jag, och säkert ni andra med samma sinne, njuter av att studera.

Speciellt efter stora regeländringar har många nya motorcykelprojekt växt fram. Från början början hemliga och gömda i stängda fabriker eller depåutrymmen. Idag, några år efter att innovationens blixtar och åska avtagit och övergått i svajande blommor, kvittrande fåglar, och porlande vatten - kanske inte lika hemliga och gömda längre?

Den här tråden är till för att dela bilder och filmer på motorcykelhistoriens ingenjörskonst och maskintekniska guldklimpar. Främst syftar jag på teknik ämnad för racing. Men så klart platsar även udda och innovativa lösningar gjorda med andra mål, förutsatt att de får samma ögon att vätas och/eller maggrop att pirra.

Börjar med bilder på topplock och förbränningskammare till MotoGP-projektet Ilmor.

 

[Bearing]

MZ MotoGP.
http://www.youtube.com/watch?v=CZSWOmXOFds

 

[DjDiff]

Birth of a Racer, om Motoczysz plan att bygga en MotoGP-räser. Annorlunda lösningar med bl.a. längsmonterad motor med två motroterande vevaxlar och tre kamaxlar.

Dokumentären, i sju delar, på den här sidan:
http://motoczysz.com/media/videos

Motorn:
http://motoczysz.com/images/sized/images/uploads/gallery/cutaway-side-600x800-600x800.jpg
http://motoczysz.com/images/sized/images/uploads/gallery/gear-side-600x800-600x800.jpg

 

[frezon]

Det finns ju hur mycket som helst, men mitt tips blir ELF Honda. Inte helt konventionell.

 

[Loy]

John Britten, såklart. Finns en riktigt bra dokumentär om man letar lite.

http://en.wikipedia.org/wiki/John_Britten
http://en.wikipedia.org/wiki/Britten_V1000

 

[Two stroke man]

Ingen hoj men Millers racemotor som redan 1920 hade allt som man förknippar med en modern rejsmotor, dubbla överliggande kamaxlar, fyra ventiler per cylinder. Några år senare överladdning och jag kan komma ihåg fel men vill minnas att den även hade insprutning.
http://www.youtube.com/watch?v=-FM5JwuOgPI

Miniatyr körd och presenterad av Per Gillbrand
http://www.youtube.com/watch?v=paIq59dsqsg

 

[Niklasinorr]

Lotus datorstyrda kamaxlar, utvecklades på en encylindrig motor. Mycket spännande projekt som jag grottade ner mig i för många år sedan. I de artiklar jag läste på den tiden (början på 90-talet) så snackades det mycket om att köra systemet på motorcyklar ( med en V4:a) där man kunde variera kamaxlarnas lyft och dyration, i kombination med olika tändföljder. Poängen på just en hoj var att man kunde få helt olika egenskaper beroende på var i svängen man befanns sig.
Med max nedlägg så hade man en v-twin med få tändpulser för att få bra fäste. På väg ut ur svängen så hade man en trepip och med fullt upprätt hoj så var det maxpulver från en rad 4:a...

De experimenterade även med variabel kompression, precis som Per Gillbrand gjorde på SAAB-tiden.

http://www.lotuscars.com/se/engineering/active-valve-train

 

[Two stroke man]

Lotus datorstyrda kamaxlar, utvecklades på en encylindrig motor. Mycket spännande projekt som jag grottade ner mig i för många år sedan. I de artiklar jag läste på den tiden (början på 90-talet) så snackades det mycket om att köra systemet på motorcyklar ( med en V4:a) där man kunde variera kamaxlarnas lyft och dyration, i kombination med olika tändföljder. Poängen på just en hoj var att man kunde få helt olika egenskaper beroende på var i svängen man befanns sig.
Med max nedlägg så hade man en v-twin med få tändpulser för att få bra fäste. På väg ut ur svängen så hade man en trepip och med fullt upprätt hoj så var det maxpulver från en rad 4:a...

De experimenterade även med variabel kompression, precis som Per Gillbrand gjorde på SAAB-tiden.

http://www.lotuscars.com/se/engineering/active-valve-train

Tror inte att Lotus kamaxlar funkar utanför labbet. De används till labmotorer där man vill leka med ventiltiderna men vad jag hört från inblandade så är de en hel del strul med dessa även på encylindriga labmotorer. Bla har KTH haft en sådan motor. Kanske någon med mer insyn där kan förmedla bättre info om det samt om de kanske fått det att fungera tillförlitligt.
Dock tror jag Lotus-systemet är betydligt tillförlitligare än dess svenska motsvarighet.

Variabel kompression är lite av en sanning med modifikation eftersom man bara styr den effektiva kompressionen och i motsats till Saabs system så går det inte att nyttja så effektivt för överladdade motorer. Med Saabs system kan man hindra knack vid hög fyllnadsgrad genom att sänka kompressionen. Med Lotus och liknande VVT-system så kan man iofs också hindra knack men man måste då dra ner ventiltiderna så pass mycket att man avsevärt sänker fyllnadsgraden och därmed försvinner ju effektvinsten och större delen av poängen med överladdning.

Det hävdas från vissa håll att man skulle vinna verkningsgrad genom att låta turbon sköta kompressionen istället för kolvarna och jag har läst ett antal artiklar som hävdat detsamma men ingen av de artiklar jag läst har gjort experiment som 100% vetenskapligt visar det på en otrottlad dieselmotor.

Däremot kan man med VVT på en ottomotor plocka väck trottelspjäll, därmed slippa pumpförlusterna förbi spjället och vinna totalverkningsgrad.

Helt fria ventiler är dessutom oftast ganska energikrävande eftersom de saknar den energiåtervinning man får från ventilfjädern när den stänger ventilen.

 

[RandomDude]

Helt fria ventiler är dessutom oftast ganska energikrävande eftersom de saknar den energiåtervinning man får från ventilfjädern när den stänger ventilen.

Intressant det du nämnde om energiåtervinningen, jag var bara tvungen att leta fram lite siffror:
Fjäderkraft i 1000cc racemotor = 300-700 Newton (beroende på lyft etc.)
Lyftavstånd runt 10 mm.
Energi för att öppna en ventil = ca. 400 N * 0.01 m = 4 Joule

16 ventiler på 12000 rpm (200 Hz) = 4 Joule * 16 * 200 Hz = 12.8 kW

Alltså effekten som krävs för att komprimera ventilfjädrarna! Och ännu mer för att accelerera ventilen och fjädern från stillastående.

Men på höga varvtal verkar man bara få tillbaka runt 10-20 % av den totala energin (sökning på nätet) för att ventilen inte trycker lika mycket på kammen under stängning (ligger närmre flytning).

Hittade dessutom lite mer tekniskt avancerade artiklar om just ventiler här:
http://www.profblairandassociates.com/RET_Articles.html

På tal om fria ventiler, finns detta klipp där de visar hur det kan fungera:
http://www.youtube.com/watch?v=Bch5B23_pu0

Tyvärr inte för motorcyklar, men det är svenskt i alla fall!

 

[frezon]

Det har testats åtskilliga lösningar under årens lopp med piezoelektriska aktuatorer, elektromagnetiska och nu pneu-hydrauliska. Det skall bli otroligt intressant att se vad man kan göra för prestanda och bränsleförbrukning när en lämplig lösning massproduceras.

 

[Niklasinorr]

Jag minns att Yamaha testade en intressant motor för en massa år sedan, ingen speciell teknik så men iallafall. Parallelltwin, 800 cc, commonrail turbodiesel. Motorn vägde visst bara 23kg och testades bland annat i en snöskoter. Runt 80 hästar och ett fett vridmoment. Drog ryktesvis bara 0,2 l per mil i skoterchassit...

 

[Alatalo]

Drog ryktesvis bara 0,2 l per mil i skoterchassit...

Inte konstigt att den aldrig introducerades. Alla vet att en riktig skoter drar minst fyra liter milen, något annat är otänkbart...

Annars är jag överraskad över att ingen nämnt Honda's V5-motor i denna tråd. Inte för dess elektronik eller något annat påbultat, utan för den rena mekaniska briljans denna motor handlar om. Att förstå betydelsen av big bang och crossplane crankshaft långt före alla andra och att utnyttja det till fullo. Alla andra är oroade över att införa effektslukande balansaxlar. Här tillför man en balansator som ökar effekten med 20 procent...

 

[magnus_moss]

Här tillför man en balansator som ökar effekten med 20 procent...

Balansator???

 

[kjellper]

Tror han menar balanserande utrustning i form av en extra cylinder.

 

[Alatalo]

Om man ritar upp motorns tändföljd så kan man se hela konstruktionen som att den femte cylindern balanserar ut de fyra andra samtidigt som den producerar 20% av effekten. Har för mig att bl.a. Neil Spalding har skrivit ett antal artiklar om detta.

 

[powerjohan]

Inte konstigt att den aldrig introducerades. Alla vet att en riktig skoter drar minst fyra liter milen, något annat är otänkbart...

Annars är jag överraskad över att ingen nämnt Honda's V5-motor i denna tråd. Inte för dess elektronik eller något annat påbultat, utan för den rena mekaniska briljans denna motor handlar om. Att förstå betydelsen av big bang och crossplane crankshaft långt före alla andra och att utnyttja det till fullo. Alla andra är oroade över att införa effektslukande balansaxlar. Här tillför man en balansator som ökar effekten med 20 procent...

Big bang (och därmed crossplane crankshaft) fanns väl på tvåtaktare 12 år innan RC211V dök upp?

Huvudorsaken till 5e cylindern var väl dessutom mest en lucka i regelverket då det något ologiskt föreskrev samma viktregler för 4 cyl och 5 cyl medan 6 cyl fick högre maxvikt (och 3 cyl lägre).

 

[Alatalo]

Big bang (och därmed crossplane crankshaft) fanns väl på tvåtaktare 12 år innan RC211V dök upp?

Huvudorsaken till 5e cylindern var väl dessutom mest en lucka i regelverket då det något ologiskt föreskrev samma viktregler för 4 cyl och 5 cyl medan 6 cyl fick högre maxvikt (och 3 cyl lägre).

Att koncentrera tändpulserna till en liten del av motorvarvet ("big bang") ger inte nödvändigtvis den minskning av tröghetsmomentets fluktuationer som man får ur crossplane crankshaft. Det har funnits och finns teorier om att båda bidrar till bättre fäste, bättre livslängd för däcken och bättre trottelkänsla, men frågan är om inte teorin kring tröghetsmomentet är den enda som är sann...? Det kanske var denna teori som Honda förstod redan från början och att bygga en tvåtakt V4 enligt "big bang" konceptet förde dem mycket närmare en perfekt lösning...? Allt snack om att koncentrera tändpulserna till en liten del av motorvarvet - så att däcken får "vila" under en stor del av motorvarvet - kanske bara var snack för att dölja den egentliga orsaken...?

Yamaha exponerade teorin om minskning av tröghetsmomentets fluktuationer då man visade att man kan åstadkomma samma sak genom att förskjuta vevtapparna på en konventionell radfyra och man drog sig inte heller för att marknadsföra detta med buller och bång då man introducerade sista generationen YZF-R1. Något som Honda kanske förstod ett årtionde eller två tidigare...?

Det är svårt att uppskatta cylindervinklar och vevtappsvinklar på det extremt fåtal bilder som finns på Hondas V5, men bl.a. Neil Spalding har gjort en grov uppskattning som antyder att denna V5 åstadkommer precis samma sak med tröghetsmomentets fluktuationer som Yamahas radfyra med balansaxel.

 

[Two stroke man]

Om man ritar upp motorns tändföljd så kan man se hela konstruktionen som att den femte cylindern balanserar ut de fyra andra samtidigt som den producerar 20% av effekten. Har för mig att bl.a. Neil Spalding har skrivit ett antal artiklar om detta.

20% av effekten? Så kan man ju inte resonera? Då jämför han ju en 4-cylindrig 800 med en 5 cylindrig 1000cc-motor.

Konfigurationen är inte nåt balansmässigt underverk direkt.
Rent matematiskt så är tre cylindrar bra då en 3-cylindrig motor saknar både första och andra ordningens vibrationer radiellt, kvarstår en roterande svängning eftersom ettan och trean svänger åt olika håll. Den effekten får man bort om man förlänger trean till en rak sexa som alltså är ideal, liksom även en v12a.

Att på en 3-cylindrig motor lägga till två cylindrar som slår i 90 graders vinkel mot de övriga skapar bara mer balanseringsmässiga problem. Även om det förstås alltid är en fördel att kolvar mm får en lägre massa.

Det är snarare mer imponerande att dom fått V5an bra balanserad trots dess grundläggande problem.

Sen vet jag inte riktigt vad motorn har för tändföljd. Verkar rent av finnas olika varianter dessutom. Dels där de två bakre vevstakarna sitter på 1an samt 3ans vevtapp, men jag hittar även bilder där de två bakre cylindrarna verkar sitta på 2an och 3ans vevtapp. Och hur tändföljd och vevaxelns tappar sedan är förskjutna är ju nästa fråga...

Jag tror som pjohan att 5 cylindrar var bara ett sätt att klämma in en extra cylinder och fler cylindrar ger alltid möjlighet till mer effekt. Men en radfemma skulle bli allt för brett och ett aerodynamiskt problem och det var antagligen därför som luckan i reglementet fanns. "Ingen" tänkte tanken att någon skulle göra nåt så konstigt som en V5a.

Och bara det att den passade in i en lucka i reglementet räcker ju i mina ögon för att göra motorn lite unikt underbar i sig.
Precis som när Honda byggde en V8 som enligt reglementet var en V4 med ovala kolvar.

 

[Morris Mc]

Racingens hämningslösa glädje och kristallklara strävan att vinna driver teknikutvecklingen framåt.
Igår, idag och i framtiden.

Ibland borde folk som håller på med motorsport sluta huka sig och skämmas för sin last,utan sträcka på sig och vara stolta över tekniksprången (och fiaskona) man varit med om att skapa.

Just nu händer det igen, elhojarna utvecklas varje dag ute på banorna. Av både ingenjörer och entusiaster. Och bönder ;-)

/morris

 

[Falkeman]

Finns det några gp hojar som använt sig av "Volkswagen VR" koncept, även horex kör ju "inline V" eller finns de reglementsproblem och/eller funktionsproblem med en sådan motor ?