Motorrevision L46 69'Corvette

[daabm]

Yannick, ich genieße still und schweigend - aber ich genieße 👍👍👍

[corvette]

Hi Yannik

Ich habe mein M21 auch auseinander gehabt. Alles feinsäuberlich gereinigt und anschliessend mit dem erhältlichen Repsatz wieder zusammengebaut. Das war vor über 10 Jahren und noch immer ist das Getrieb rundherum trocken und lässt sich gut schalten. Schon toll, wenn man solche Dinge selber bewerkstelligen kann, aber was du da hinzauberst ist top. Weiter so und auch weiterhin viele Bilder mit posten. Macht richtig spass deinen Bericht zu lesen 

Gruss
Marcel

[Ralf. P.]

Hallo Yannik,

nimm einfach eine für Stahl geeignete Rostschutzgrundierung. Dann würde ich noch mit einen matten oder seidenmatten Metallicsilber drauf gehen. So sieht es dann dem Alu nicht unähnlich. Das ganze ist dann nur für die Optik, über Durchrostung der dicken Platte muss man sich ja keine Gedanken machen.
Da fällt mir noch etwas ein: Zum ausbessern schadhafter Feuerverzinkungen gibt es sogenannte Alu-Zink-Sprays. Da brauchst du keine Grundierung, hast einen sehr guten Korrosionsschutz und sieht etwa wie Alu aus.


Gruß


Gruß

[Yannick]

Bin heute nicht dazu gekommen, hier weiterzuschreiben. Aber etwas möchte ich noch ergänzen. Für alle, die nicht verstehen, weshalb das M22 mehr aushält als das M21: 


Die Formeln könnt ihr gerne übersehen. Es geht um die Darstellung unten links. Der rote Pfeil ist die Normalkraft. Kraft zwischen zwei Zahnflächen kann nur senkrecht zueinander übertragen werden. Also der rote Pfeil. der Rote Pfeil hat aber eine Komponente in der Ebene des Zahnrads (grünger Pfeil, also in Drehrichtung) und eine Komponente senkrecht zur Zahnradebene - genannt Axialkraft Fa (blauer Pfeil). Das M21 hat den grösseren Winkel zur Achse und deshalb ist auch die Komponente in Achsrichtung grösser. Diese Kraft muss vom Gehäuse aufgenommen werden. Zwischen Gehäuse und Zahnrad befindet sich ein Gleitlager und das kriegt dann die volle Dröhnung ab. Je grösser die Traktion umso mehr Widerstand stemmt sich dem Motor entgegen und umso grösser wird letztendlich auch die Axialkraft.

Dieser Umstand ist der einzige, welcher das M22 zum stärkeren Getriebe macht als das M21. So, Klugscheissmodus aus. Aber ich denke, das hilft dem Verständnis... hoffe ich doch 

[daabm]

Muß ja nen Grund haben, daß Kettenräder eigentlich immer gerade verzahnt sind 😂 Spaß beiseite: Ja, einleuchtend. Und mir auch schon länger bekannt. Aber echt schöne Darstellung 👍

[Yannick]

Ja, dann wollen wir mal mit dem Kernthema starten. Es kommen nun einige qualitativ schlechte Fotos. Meine Handykamera war da ziemlich im Eimer. Ich habe nämlich die Schwachstelle meines ultrastabilen Outdoorhandys gefunden. Und drum für alle, die es nicht wussten: Handys sollte man nicht auf Cerankochfelder legen, wenn diese an sind - stand so nicht in der Gebrauchsanleitung.  

Naja, für die Vorstellung des Blocks reichts hoffentlich.


Dart Special High Performance (SHP) Chevy Small Block Iron Block.
Und um es vorweg zu nehmen, heute, gut ein Jahr nach dem Kauf, würde ich ihn nicht mehr nehmen. Nicht, dass der Block in irgendeiner Form schlecht verarbeitet wäre - mitnichten! Es gibt dafür 2 Gründe:
1. Ich habe beim Kauf einen dummen Fehler gemacht, der mir erst auffiel, als der Block vor mir stand.
2. Damals dachte ich, ich bräuchte bloss einen adequaten Ersatz für meinen L46 Block. Heute würde ich für das Gefühl der Sicherheit, dass mir der Block nicht hochgeht, einen Tausender mehr in die Waagschale werfen und den Dart Little M Block kaufen. Das Projekt kostet dermassen viel Geld, dass ein Tausender mehr schlichtweg keine Rolle mehr gespielt hätte.

Bevor ich auch die Spezifikationen und meinen Fehler näher eingehe, möchte ich rasch erklären, weshalb ein Dart Block. Ich habe nach einiger Recherche vorallem Vorteile für das Dart Design gefunden:
1. Reserve bei Wandstärken gemäss einer Untersuchung von enginelabs am grössten und gleichmässigsten
2. Main Priority Oiling. Beim Standard-Chevy wird das Öl zuerst zu den Stösseln gebracht und erst hinterher zu den Hauptlagern. Dart hat diesen Umstand umgekehrt. Dadurch wird auch die Verwendung einer high-volume und/oder high-pressure Oil Pump obsolet. Es wird sogar davon abgeraten, da diese teilweise die Ölwannen leersaugen sollen, bevor das Öl den Weg zurück findet.
3. Splayed 4 Bolt Mains. Die Hauptlager 2, 3 und 4 haben wie beim L46 Block 4 Bolt Mains. Also 4 Schrauben pro Lager. Im Gegensatz zu dem L46 sind die äusseren Schrauben aber deutlich nach aussen gewinkelt. Der Grund hierfür ist, dass die vertikalen Bohrlöcher im Bereich der Zylinderzwischenwände liegen und da den Block strukturell schwächen.
4. Blind Bolt Holes. Die Schraubenlöcher für die Kopfschrauben sind blind. D.h. Die Verwendung von Gewindedichtung ist obsolet.



Auf diesem Bild sind die Splayed 4 Bolt Center Mains sichtbar. Auch lässt sich der Winkel der äusseren Schrauben zur Vertikalachse erkennen.
Der eingangs erwähnte Fehler besteht übrigens darin, dass es sich bei diesen Mains (Hauptlagern) um 400 Mains handelt. Also Hauptlager des Chevy 400 Smallblock, welcher als verhältnismässig schlechter Motor in die Geschichte einging - aber dies nicht wegen den Hauptlagern. 400 Mains haben einen Kurbelwellendurchmesser von 2.65 Inches gegenüber den 350 Mains von 2.45 Inches. Nun, der Umstand dass die Kurbelwellenzapfen dicker sind, bedeutet einerseits, dass die Kurbelwelle stärker ist, auf der anderen Seite legt ein Punkt auf der Kurbelwelle pro Umdrehung 0.2 Inches * PI mehr Weg zurück. Das scheint erstmal nicht viel. Bei 7000 Umdrehungen die Minute sind dies aber bereits rund 112 m mehr, welche die Kurbelwelle im Hauptlager pro Minute mehr zurücklegt. Deshalb wählt man für Rennmotoren in der Regel die kleineren Hauptlager oder weicht sogar auf die noch kleineren 327er Mains zurück, welche einen Durchmesser von 2.30 Inches hatten. Nascar haben - falls mich die Erinnerung nicht täuscht - sogar noch kleinere Durchmesser. Die nennen sich dann Honda-Mains. John Lingenfelter relativiert in seinem Buch "on modifying Small Block Chevy Enginges" allerdings ein Wenig. Kleinere Durchmesser haben gemäss seinem Buch den Nachteil, dass sie insgesamt heisser werden, da für die Wärmeabfuhr auch weniger Fläche zur Verfügung steht.

Ja, dies ist ein klassischer Bestellfehler. Nun muss ich damit leben.

Der Eine oder Andere mag sich nun fragen, was 400 Mains überhaupt an einem Chevy 350 verloren haben. Ja... da kommt der nächste Punkt ins Spiel. Es wird diesmal keinen 350er geben .

Die Bohrung beträgt 4.125 '' gegenüber dem 350er mit 4.00 ''. Und damit kommen wir zum nächsten Dilemma. 4.125'' Bohrung x 3.75'' Hub ergeben den klassischen SBC 400, welcher aber nie als Hochleistungsmotor verwendet wurde, sondern immer als Arbeitstier bei niedrigen Drehzahlen. Die chevy 400 hatten den Nachteil von Hotspots zwischen den Zylinderwänden. Aufgrund der grossen Bohrung sind die Zylinderwände bei diesem Motor nicht rundum umspült sondern hängen zusammen. Die Amis nennen das Siamesed Zylinder Walls. Um eine gewisse Kühlung der zusammenhängenden Zylinderwände zu gewährleisten, wurden in Block und auch in den Zylinderkopf sogenannte Steam Holes gebohrt, jeweils 1 Loch zwischen 2 Zylinder.


Wie man auf obigem Bild sieht, existieren bei meinem Block keine solchen Steam Holes. Dart gibt auf Anfrage an, dass die Bereiche zwischen den Zylindern besser ausgearbeitet sind (Scalloped) und sie deswegen auch bei Hochleistungsmotoren keine Probleme mehr mit Hotspots hätten. Sie raten insbesondere davon ab, solche Steamholes eigenhändig anzubringen. Im Internet findet man Meinungen aus beiden Lagern. Ich habe mich bewusst entschieden, dieses Risiko einzugehen - und werde die Konsequenzen tapfer ertragen



Hier noch ein Foto mit Blick ins Innere. Gut sichtbar sind die siamesed cylinder walls, die gute Ausarbeitung (Keil zwischen den Zylindern) und die im Verhältnis zu L46 relativ feine Gusshaut im Wassermantel.

Der Block ging übrigens mitsamt allen Innereien zum Motorenbauer (Götti Motoren - sehr zu empfehlen). Der Motorenbauer hat die Aufbohrung und Hohnung auf 4.125'' vorgenommen und gewisse Toleranzen überprüft.

So, und wer jetzt davon ausgeht, dass ich einen SBC 400 mache, der kennt mich schlecht    Aber davon später.

[Marwin]

Danke Yannick,

wirklich sehr interessant und informativ. Weiter so, bin richtig gespannt wie es weiter geht.

Gruß
Ralf

[Yannick]

An dieser Stelle mal herzlichen Dank für die Komentare. Die motivieren mich zum Weiterschreiben. Ich frage mich gerade, was als Nächstes kommt. Eigentlich wollte ich mit der Kurbelwelle, Pleuel und Kolben weitermachen, aber wie mir aufgefallen ist, habe ich die Produkte für sich alleine gar nie fotografiert. Da aktuell alles ausgebaut ist, könnte ich morgen nachholen.

Vielleicht einige Worte zum Motorenkonzept, welches ich für mein Projekt aufgestellt habe. Unter Kennern gilt der Chevy 327 und erst recht der 302 in Hinblick auf Drehfreudigkeit und Spritzigkeit als "kultivierter" als der Chevy 350. Alle 3 Motoren haben dieselbe 4''-Bohrung und unterscheiden sich nur im Hub. Da mir aber schon der L46 bezüglich Drehfreudigkeit gut gefiel, habe ich es mir zum Ziel gemacht, einen charakterlich ähnlichen Motor zu kreieren. Das Verhältnis von Bohrung zu Hub sollte also mindestens dem L46 entsprechen oder eben grösser sein. Deshalb kam mir bei der Blocksuche irgendwann der Gedanke, auf eine grössere Bohrung zu gehen. Und auch wenn alle Welt ihren V8 stroken - für mich kam das nicht in Frage. Ich habe mich entschieden, denselben Hub (3.48'') wie der Chevy 350 zu verwenden. Das zweite Kriterium, welches mein Motor erfüllen sollte, betrifft die Verdichtung. Auch bezüglich der statischen Kompression sollte der neue Motor denselben Wert bekommen wiewie der L46, nämlich 11:1.

Der nächste Punkt, den ich einhalten wollte, betraf den angestrebten Quench, welches ich in die Grössenordnung von 0.060'' bringen wollte. Quench bezeichnet im Prinzip den Abstand zwischen Kolbenfläche (ohne Dom und Ventilaussparungen) zum Zylinderkopf. Ein genügend kleiner Quench sorgt dafür, dass das Benzin-Luft-Gemisch bei der Kompression zusätzlich verwirbelt und tendenziell von den Zylinderwänden weg in den primären, keilförmigen Brennraum in der Mitte gedrückt wird. Damit dieser Effekt eintritt, sollte der Quench im Bereich von 0.040-0.060 Inches liegen. Darunter sollte man nicht kommen, da irgendwann der Kolben an den Zylinderkopf schlägt. Darüber lässt der Effekt nach.

Auf die Zylinderköpfe kommen wir später zu sprechen. Alles, was ich da schon wusste, ist, dass der Brennraum der Köpfe 65 ccm betragen würde.

Das weitere Vorgehen war sehr langwierig und aufwändig. Anhand einer Excel-Tabelle stellte ich unzählige mögliche Kombinationen von Hub, Pleuellänge und Kolbenmodellen auf, mit dem Ziel in erster Linie den geforderten Quench zu erreichen und in einem zweiten Schritt die gewünschte statische Kompression.

Quench errechnet sich wie folgt: Deckhöhe + Kopfdichtung - halber Hub - Pleuellänge - Kompressionshöhe des Kolbens.
Die Deckhöhe eines Chevy Smallblock beträgt 9.025''
Die Höhe der Kopfdichtung legt man erst am Schluss fest, aber eine Annahme muss man hier treffen 0.039'' (Felpro Kopfdichtung)
Mit 3.48'' Hub kam ich nicht in den gewünschten Bereich. Glücklicherweise bietet Scat eine alternative Kurbelwelle mit 3.50'' Hub.
Pleuellänge habe ich nach Empfehlung von David Vizards Büchern möglichst lange gewählt 6.125'' statt der originalen 5.7''
Dadurch konnte ich einen niedrig bauenden Kolben wählen und erst noch vom niedrigeren Kolbengewicht profitieren. Kompressionshöhe 1.125''

Damit sind wir bei 9.025'' + 0.039'' - 3.50''/2 - 6.125'' - 1.125'' = 0.064'' Quench

Für die, die es interessiert: Folgendes Rotating Assembly hat den Weg in den Einkaufswagen gefunden:
Kurbelwelle:  Scat 4340 Forged Steel Standard Weight Crankshaft Link zu Kurbelwelle



Pleuel: Scat 2-350-6125-2100A 4340 Forged Steel
H-Pleuel mit ARP2000 7/16 Pleuelschrauben Link zu Pleueln


Kolben: Mahle Pistons 930212525 Forged Dome 4.125 Bore
Die Verdrängung durch den Dome-Ventilaussparungen beträgt 4 ccm (Dies kommt später bei der Überprüfung der statischen Kompression zum Zug. Die Kolbenwände sind beschichtet, durch das Design mit kurzem Kolbenpin kann Gewicht eingespart werden. Ausserdem hat Mahle sehr dünne Kolbenringe im Angebot 1mm/1mm/2mm. Kolben machen in Natura einen sehr guten Eindruck. Link zum Kolben


Das ganze Assembly inkl. Clevite Hauptlager, Pleuellager und Kolbenringe, intern gewuchtet wurde bei Scat bestellt. David Vizard empfiehlt die Produkte von Scat, deshalb habe ich gar nicht lange nach Alternativen gesucht. Preislich denke ich mal in einem angenehmen Rahmen.

Ein kleiner Rat für solche, die Ähnliches vorhaben. Nicht jeder Kolben mit Dome passt zu jedem Zylinderkopf. Mahle war jetzt glücklicherweise so kompetent, dass sie mir auf Anfrage bestätigen konnten, dass ihr Produkt zu meinem Zylinderkopf passt. Ein Kolben von Ross, den ich auch im Visier hatte, hat leider nicht gepasst. Ross hat mir aber den Vorschlag gemacht, den Kolben so anzupassen, dass diese zum ZK passen - oder gleich Customkolben herzustellen.

Wichtig: unbedingt beim Kolbenhersteller nachfragen. Sowohl mit Mahle Motorsport als auch mit Scat Crankshafts habe ich sehr gute Erfahrungen gemacht. Der Mitarbeiter bei Scat hat mich in über 30 Mails beraten und geduldig Auskunft gegeben. Mailverkehr ist für Amis nicht so selbstverständlich - die wickeln lieber alles am Telefon ab.

Es gibt auch so noch genügend offene Punkte, welche einen dazu zwingen, gewisse Sachen mehrmals zu kaufen, um dann festzustellen, dass es schon wieder nicht passt. (Kleiner Ausblick ).

Auch war zu diesem Zeitpunkt noch nicht klar, ob die Ventil-Aussparungen in den Kolben mit dem Ventilhub übereinpassen würde. Aber zumindest konnte ich bei Mahle in Erfahrung bringen, dass die Aussparungen im Notfall noch hätten vertieft werden können.

Ich gratuliere allen, die sich durch den Theorieteil gekämpft haben. Es werden noch einige folgen Ich danke ferner für Richtigstellungen, wenn ich mal falsch liege - ich bin nämlich nicht vom Fach

[Yankeededandy]

Salu Yannick

Total Laienhafte Fragen:

Ich habe den Eindruck, dass dein Motor auf Drehzahlen getrimmt ist. Hast du keine Bedenken, dass untenrum das Drehmoment leiden wird? Das war meines Erachtens eine der Schwächen des L46 und auch der 327er. Als ich mich beraten lies wegen der Charakteristik meines Motors war eine der Aussagen, dass durch das Stroken auf 383 das Drehmoment gewinnt und bei Verwendung entsprechend hochwertiger Materialien (Scat und Dart sind auch bei mir drin und Rollenkipphebel) die Drehfreudigkeit trotzdem erhalten werden kann. In der Praxis hat sich das für mich bewahrheitet. Ich kann locker bis 7000 drehen und trotzdem im 3. Gang anfahren.

Das andere ist die Verdichtung: 11:1 ist heftig. Ich habe mit 10.5:1 schon massive Probleme im Ausland, wo es teilweise nur 95 Oktan gibt. Nachdieseln ist noch das geringste Problem, leises Klingeln beim Hochdrehen schon eher. Ist mir auf den Färöern ein paar Mal passiert und hat dazu geführt, dass ich ein rohes Ei aufs Gaspedal gelegt habe.

Gruss

Martin

[C3-Fritz]

Ich danke ferner für Richtigstellungen, wenn ich mal falsch liege - ich bin nämlich nicht vom Fach

Guten Morgen Yannick, der Eindruck kommt überhaupt nicht auf. Darf ich meine Einschätzung aus jetzt 35 jahren Motorenentwicklung zum Besten geben, da mir hier ja schon von höchster Stelle testifiziert wurde ich würde nichts von Corvette verstehen ist diese selbstverständlich völlig irrelevant. Zuerst auch noch mal, es liest sich mit Traurigkeit, denn die Zeiten dieser Motoren sind vorbei. Heute machen wir Motorenbauer jetzt Leistungselektronik und E-Motoren. Anstatt einen Quetsch (Quench) oder eine Ringbreite diskutieren wir zwangsauferlegt heute Stromsensoren und Gleichrichterauslegungen und sogenannte Powerstages. Es ist zum  

Nun, ich weiß dass Mahle gerne die dünnen Ringpakte empfiehlt. Wir hatten am M3 auch diese dünnen Ringe im Versuch gefahren, sind aber nie unter 1,2 mm beim oberen Ring und etwas mehr mehr beim zweiten und dann knapp an 3 mm beim Abstreifer. Kann sein, dass meine Chefs hier immer vorsichtig waren, aber diese Motoren wurden in der BMW Motorsport und Porsche Engineering entwickelt und liefen beim Verbrauch und gerade was Standzeit der Ringe anging hervorragend.

Diese Empfehlung von Mahle würde ich nur für einen Motor nehmen, der nach 50.000 km wieder zerlegt wird. Der Mahle Kolben ist extrem, aber er hält. Es gab eine Zeit wo wir nur gegen Todesstrafe so einen Mahle einbauen durften aber wir haben es unter dem Siegel der Verschwiegenheit bei einem Motor doch gemacht und diesen Motor echt massiv geschunden. Dieses Fahrzeug hatte alles mitbekommen, Drehzahlanteile im Begrenzer bis zum Abwinken, Vollast über Stunden, Kaltstart bei Minus 25 Grad und dann im ersten Gang für 30 Sekunden direkt 10 Sekunden nach dem Start und der ersten Durchölung. Der Motor wurde zerlegt und war ohne Befund, auch die schmalen Ringe haben perfekt getragen. Also Mahle weiß da schon, was sie tun. Nur bleibt eben das Gefühl, konstruktiv an einer Auslegungsgrenze sich zu bewegen. 

Genauso der Quetsch (Quench) . Da fahren alle auf diese engen Spalte ab. Ich würde nicht unter 0,0065 gehen, eher auf 0,007 als Nullmaß. Ich habe einige BMW Boxer Vierventiler R259 Motoren mit engen Quetsch aufgebaut und rein subjektiv liefen die Motoren immer recht "hart". Irgendwie hatte ich immer das Gefühl "es passt nicht". Ich denke es kommt auch auf die Länge der gequetschten Fläche an. Wenn das große Bereiche sind, mache ich den Spalt größer und bei diesen Bohrungen eben ist mir da nicht wohl.

Zu den Teilen selbst. Da kommen einem die Freudentränen. Solche Teile waren in dieser Form in den 80er Jahren in Formel 1 Motoren zu finden. So, das war's dann schon mal von meiner Seite und dann verfalle ich wieder in meinen nur hier (immer mit Freuden) lesenden Zustand.