En turbomotor stiller sine helt egne krav til knastakslen. En profil, der fungerer glimrende i en sugemotor, kan ødelægge kørbarheden i en turbomotor, og det omvendte gælder også. At vælge en "mildere" knast er ikke i sig selv løsningen. Man skal forstå, hvordan ladetryk og udstødningsmodtryk påvirker cylinderfyldningen.
Hvorfor turbo og sug kræver forskellige knaster
I en sugemotor skaber ventiloverlap en skylleeffekt, hvor udstødningsgassernes bevægelsesenergi hjælper med at trække frisk ladning ind. Mere overlap giver bedre cylinderfyldning ved høje omdrejninger.
I en turbomotor konkurrerer to tryk med hinanden: ladetrykket i indsugningen og modtrykket i udstødningen. Hvad der sker under overlappet, afhænger af forholdet mellem de to.
- Er udstødningsmodtrykket højere end ladetrykket, presses udstødningsgas tilbage gennem cylinderen og ud i indsugningen. Det fortynder den friske ladning med inaktiv restgas, i praksis intern EGR ved fuld gas.
- Er ladetrykket højere end modtrykket, blæser ladeluften lige gennem cylinderen og ud gennem udstødningsventilen. Det spilder turboens arbejde og kan overophede udstødningsventiler og turbine.
Derfor er turboknaster traditionelt designet med en videre knastvinkel (112-114°) end sugemotorknaster (106-110°). En videre knastvinkel gør overlapsvinduet mindre og beskytter mod ladetab.
Asymmetrisk duration: forskel på indsugning og udstødning
Mange turboknaster har forskellig duration på indsugnings- og udstødningsknasterne. PF Racing, der designer knaster specifikt til Volvos B230 turbo, kalder det "dual lobe design", og det er en central del af deres turbofilosofi.
Der findes to udbredte strategier. Kortere udstødningsduration lukker udstødningsventilen tidligere, reducerer overlappet og forhindrer ladetab. Det giver renere cylinderfyldning og en jævnere opbygning af ladetrykket og fungerer godt til gadebiler med fokus på mellemregister og respons.
Længere udstødningsduration åbner udstødningsventilen tidligere og sender gasserne hurtigere til turbinen. Det forbedrer spool og topeffekt, men giver også mere overlap og kan koste mellemregister. Den strategi bruges i racerprojekter med store, effektive turboer.
Moderne turboer nuancerer den gamle tommelfingerregel
Reglen om videre knastvinkel til turbo stammer fra en tid, hvor turboerne var mindre effektive og skabte højt udstødningsmodtryk i forhold til ladetrykket. Bonneville-rekordholderen Kenny Duttweiler har vist, at man med moderne, effektive turboaggregater, hvor modtryksforholdet er lavere, kan køre en tættere knastvinkel (109°) og stadig beholde en blød tomgang med godt vakuum.
Kurt Urban, der bygger gadebiler med over 160.000 km på turbomotorer, har vist, at en relativt mild knast (227/223° ved 0,050") med omvendt split, altså mere indsugningsduration end udstødning, og en matchet 72 mm turbo leverer 1.200 Nm ved 3.500 o/min i daglig kørsel, samtidig med at bilen kører 402 meter på 11,4 sekunder.
Pointen er, at det afgørende ikke er, om motoren er turboladet, men hvor godt turboen er dimensioneret, og hvor effektivt udstødningssiden flyder.
Typiske fejl ved valg af turboknast
- "Alle kører med den her." En knast, der fungerer i en bestemt opskrift med en given turbo, manifold, udstødning og mapping, er ikke nødvendigvis rigtig i din. PF Racing tilbyder for eksempel syv forskellige turboknaster fra PF-12T til PF-5T, hver designet til sit eget effektvindue.
- For skarp knast til en chiptunet motor. PF Racing advarer udtrykkeligt om, at deres skarpeste knaster (PF-4T og PF-5T) ikke er beregnet til en mere beskeden opsætning som en motor, der blot er chiptunet. En for stor knast i en ellers standardmotor koster mere, end den giver.
- Fjedrene bliver glemt. PF Racings mildeste turboknaster (PF-1T og PF-2T) kører med originalfjedre, mens PF-3T og opefter med 13 mm løft kræver forstærkede enkeltfjedre. En skarp knast med trætte standardfjedre risikerer valve float og havari.
- Ingen gradning. Turboen forstærker hver eneste grads fejlindstilling. Et par graders afvigelse i styretiderne, som knap kan mærkes i en sugemotor, kan koste mærkbart ladetryk og respons i en turbomotor.
Hvilke oplysninger skal vi bruge fra dig?
Kelford Cams, en af verdens førende knastakselproducenter, stiller disse spørgsmål for at ramme den rigtige turboknast:
- Anvendelse: gadebil, bane eller dragracing?
- Effektmål: 300 hk og 1.700 hk kræver vidt forskellige knaster
- Omdrejningsområde: bredt mellemregister eller smal topeffekt?
- Turbostørrelse og -type: lille aggregat med hurtig spool eller stort aggregat med høj topeffekt?
- Brændstof: benzin, E85 eller metanol?
- Øvrige modifikationer: topstykke, indsugning, udstødning, kompression
Svarene afgør duration, løft, knastvinkel, og om der er behov for en asymmetrisk profil.
Opsummering
En turbomotor har andre behov end en sugemotor. Overlap, knastvinkel og asymmetrisk duration spiller alle en rolle for, hvor hurtigt ladetrykket bygger op, hvor rent cylinderen fyldes, og hvor i registeret effekten leveres. Det rigtige knastvalg kombineret med den rigtige turbodimensionering, de rigtige ventilfjedre og korrekt gradning gør forskellen mellem en motor, der leverer, og en, der skuffer.
Skal vi hjælpe dig med at finde den rigtige turboknast? Kontakt Meksta.