Anonim

„Die Leistungsabgabe hängt letztendlich vom Gewicht der Luft ab, die pro Minute effizient verbrannt wird, und dies wird letztendlich absolut durch die Atemkraft festgelegt…

"Die Leistungsabgabe hängt letztendlich vom Gewicht der Luft ab, die pro Minute effizient verbrannt wird, und dies wird letztendlich absolut durch die Atemkraft des Ventiltriebs festgelegt." - Laurence Pomeroy im Grand-Prix-Auto

Das ist das Eröffnungszitat von Griffith Borgesons The Classic Twin Cam Engine. Ich zögere, denselben Weg zu beschreiten, aber dies ist ein Meilenstein, und ich habe ihn noch nicht in gedruckter Form erkannt (obwohl ich möglicherweise andere Bemühungen, die über dieses Jubiläum berichten, nicht kenne).

Twin-Cam-Motoren wurden ab dem Jahr 1912 in Automobile eingebaut. Der Twin-Cam-Motor feierte sein Debüt in einem Peugeot-Grand-Prix-Auto. Der Motor, L76 genannt, war ein Vierzylinder-, Vierventil-pro-Zylinder-Unterquadrat-Design (Unterquadrat bedeutet, dass der Hub größer als die Bohrung ist - im Fall des GP Peugeot betrug seine Bohrung 110 mm und der Hub 200 mm). Dies waren großartige schwerfällige Tiere - es war immerhin ein 7, 6-Liter-Vierzylinder - und er leistete nur 130 PS.

Es wurden halbkugelförmige Brennkammern verwendet. Angesichts der langsamen Brennzeiten des damals verfügbaren Kraftstoffs geringer Qualität machte der Hemikopf Sinn. Die Zeit, die benötigt wurde, um eine Kraftstoffmenge erfolgreich zu verbrennen, die eine geeignete Leistung erzeugen würde, beschränkte die Motordrehzahl. (Aber das war nicht der Grund für den großen Hub auf dem L76, sondern auf die Tatsache, dass die für den L76 ausgewählte Bohrung und der Hub zufällig das Maximum waren, das die Vorschriften für das Rennen erlaubten.)

Seit 1912 hat sich viel geändert, Kraftstoffe sicherlich, Metallurgie und Motorelektronik - die zu dieser Zeit Magnetos und manuelle Zündfunkenvorverstellung beinhalteten - haben die kleinsten Teile des Verbrennungsprozesses automatisiert und ermöglichen eine nahezu unendliche Abbildung der Motorlasten und U / min. Der Grund für die Verwendung von Twin Cams hat sich jedoch nicht geändert.

Vor der Verwendung eines Overhead-Cam-Designs überwogen T-Kopf- und L-Kopf-Motoren. Overhead-Ventilmotoren (mit einer niedrig montierten Nockenwelle und Ventilen über den Brennkammern) kamen im gleichen Zeitraum. Das Twin-Cam-Design hatte jedoch den Vorteil (gegenüber dem Schubstangen-OHV-Motor) einer nahezu direkten Ventilbetätigung (was auch die T-Kopf- und L-Kopf-Motoren taten). Die Brennkammer war jedoch bei der Konstruktion mit zwei Nocken wesentlich effizienter als bei der Konstruktion mit L-Kopf oder T-Kopf.

Das Twin-Cam-Design ermöglicht eine bessere Atmung, wenn alle anderen gleich sind. Bei einer ausreichend geneigten Ventilausrichtung im Zylinderkopf könnte die Gesamtöffnung des Ventiltriebs tatsächlich größer sein als der durch die Bohrung des Zylinders beschriebene Bereich. Dadurch kann mehr Luft aufgenommen werden. Und je mehr Luft Sie durch einen Motor bewegen können, desto effizienter wird er.

Um Borgeson zu zitieren: „Mit einem weiten Winkel könnte man etwas größere Ventile und Anschlüsse verwenden, einen geradlinigeren Gasfluss erzielen und somit besser atmen und brennen. Wenn die Mittellinie des Zylinderkopfs frei ist, könnte sich die Zündkerze im geometrischen Zentrum der Brennkammer befinden, um einen gleichmäßigen Flammenweg durch das Gemisch und die schnellste Ausbreitung der Flammenfront über die gesamte Masse zu gewährleisten. “

In den ersten fünfzig Jahren waren Twin-Cam-Motoren meist auf extrem teure Pkw und Rennwagen beschränkt. Es war das letzte Vierteljahrhundert, in dem eine Vielzahl von Twin-Cam-Designs von den teuren Marken auf die Massenmarktmarken überging.

Vor dem Zweiten Weltkrieg hatte BMW mit einem Twin-Cam-Motor experimentiert. Der von BMW gebaute Prototyp eines Twin-Cam-Motors war der M318, der Ende der 1930er Jahre entworfen und gebaut wurde. Es wurde eine Bohrung von 72 mm und ein Hub von 82 mm verwendet, was einer Verdrängung von 2 Litern entspricht. Die Leistung betrug 120 PS bei 6.250 U / min. Die weitere Entwicklung versprach 145 PS bei 7.000 U / min, aber der Krieg beendete seine Entwicklung vorzeitig.

Nach dem Krieg dauerte es 16 Jahre, bis ein Twin-Cam-Motor in einem BMW angeboten wurde, und dann war er auf den Rennsport beschränkt. Es war der Zweizylinder-700-cm3-Boxermotor M107S mit einem Trick-Ventiltrieb, der in Rennversionen des BMW 700 eingebaut war (ein sehr wichtiges Auto für BMW, das nicht genug Anerkennung erhält).

In den späten 1960er Jahren experimentierte BMW mit einem Vierzylinder mit zwei Nocken (vorgeschlagen für 2002). Zwei verschiedene Zylinderköpfe mit zwei Nocken (mit unterschiedlicher Ventilbetätigung) wurden getestet, lieferten jedoch nicht die erhofften HP-Erhöhungen und wurden anschließend fallen gelassen.

1983 produzierte BMW den A30 Vierzylinder mit einem Doppelnockenkopf, aber das war natürlich ein Motorradmotor. Mit dem Aufkommen des M50 im Jahr 1989 kehrte die Twin-Cam-Technologie zu einem BMW Reihensechszylinder zurück. Seitdem sind Twin-Cam-Designs für BMW Automotoren üblich.

Jetzt ist der Zylinderkopf mit zwei Nocken natürlich vollgestopft mit Valvetronic, Zündkerzen und direkten Einspritzdüsen. Aber die Grundlagen bleiben die gleichen wie im Jahr 1912, maximieren Sie die Atemkraft des Motors. In der Zwischenzeit wurden Fortschritte im Kraftstoff- und Motormanagement erzielt, die sowohl die Leistung als auch den Wirkungsgrad verbessert haben.