Arkiv
    SAAB  Veteranerna

 
 

Minnen från utveckling av Saabs växellådor och tvåtaktsmotorer på 50 - 60 talet

sammanställda av Josef Eklund dåvarande chef  för motorlab i Trollhättan.

 


 
        
Inledning.
I dessa dagar ( mars 2009) när SAAB bilens vara eller inte vara ligger i vågskålen, så är det kanske naturligt att man tänker sig tillbaka till flydda tider. Vi gamla saabare som varit med om tidigare kriser och motgångar kan bara tänka oss en positiv utgång. SAAB kan ju i alla fall sägas ha varit en frisk fläkt, och har skaffat sig en stor skara entusiaster över hela världen. Vi har varit någonting av en ”underdog”, som har kommit med många okonventionella och egensinniga lösningar, som gillats av en viss kategori bilköpare.
Det var det som hände under 50 och 60 talen som skapade SAAB som varumärke i bilvärlden då vi lyckades vinna ett antal mycket uppmärksammade segrar i flera stora tävlingar. En av dem kom 1958, då Gunnar Bengtsson och Sture Nottorp vann 750 klassen vid 24-timmars- loppet på Le Mans. De körde en SAAB med 65 hästars 750 cc motor med en medelhastighet av 130 km/tim under 24 timmar.
Därefter följde 2 segrar i vardera RAC rallyt 1960, 61, 62, och Monte Carlo Rallyt 1962 och 63. 1964 blev Erik 3:a, i Monte Carlo men skulle kanske ha vunnit även då om allt gått rättvist till.
SAAB tog även flera andra segrar i rally och tillförlitlighetstävlingar under 60 talet, och SAAB deltog även med viss framgång i exempelvis Formula Junior klassen. I denna klass hade säkerligen framgångarna blivit större om SAAB motorn suttit i en bakhjulsdriven bil. Framhjulsdrift är en obestridlig fördel i bilar som användes i vanliga personbilar under normala körförhållanden, och i halkigt väglag är framhjulsdrift helt överlägset bakhjulsdrift. Men i banracing är en bakhjulsdriven bil och helst med mittmotor helt överlägsen en framhjulsdriven bil. Jag minns en tävling 1961 på Gelleråsen i Karlskoga då Erik och Carl-Magnus körde om sina konkurrenter på raksträckorna men blev regelbundet omkörda i kurvorna.

SAABs tävlingsavdelning skapades ursprungligen av Rolf Mellde och han vann själv många tävlingar under 50 talet och var en av C.G Hammarlunds värsta konkurrenter i de tillförlitlighetstävlingar som kördes då.
Tävlingarna under 50talet kan sägas ha tjänat som förövningar till det som åstadkoms under 60-talets början. Det är många pusselbitar som skall falla på plats för att framgångar av det slag som då uppnåddes skall kunna åstadkommas. Rolf Mellde var den som hela tiden var den pådrivande för tävlingsverksamheten och det är han som skapade SAABs varumärke. Även om andra segrar bidragit finns det inget, som kan mäta sig med segrarna i Monte Carlo och Engelska rallyna. Rolf Mellde och Erik Carlsson var naturligtvis de främsta i det team, som åstadkom dessa framgångar, men i sådana här sammanhang är det lagarbete som erfordras för att målen skall kunna förverkligas.
Ett av mina syften är att nämna namn på några av de personer, som deltog mer eller mindre intimt i den verksamhet, som var en förutsättning för framgångar i tävlingar av olika slag. När det gäller andra delar exempelvis tävlingsavdelningens insatser, är denna mycket mera offentligjord, men jag tycker att även de som skötte servicen under tävlingarna också borde berätta mer om sina erfarenheter för att bilden ska bli fullständig.
När det gäller motorlaboratoriet där jag arbetade var tävlingsverksamheten en mindre del och den berörde då enbart tävlingsmotorerna fram till någon gång 1965, då även dessa flyttades till tävlingsavdelningen. I vilken mån det utvecklingsarbete, som läggs ned på standardbilen smittar av sig på tävlingsbilarna och tvärtom är en fråga som diskuterats mycket. I SAABs fall kom naturligtvis utvecklingen av standardmotorerna i första rummet, men många av de förbättringar som gjordes på dessa infördes naturligtvis även på tävlingsmotorerna. Eftersom kraven på standardmotorer och tävlingsmotorer är så olika är det ofrånkomligt att en stor del av utvecklingsarbetet sker var för sig.. Arbetet med tävlingsmotorerna utfördes till stor del utanför ordinarie arbetstid.

Tiden 1953-1955.
Jag anställdes av Gunnar Ljungström och kom till SAAB 1. nov 1953 som konstruktör för den växellåda, som var avsedd att användas tillsammans med den 3-cyl tvåtaktsmotorn som skulle införas som 1956 års modell. På ritkontoret blev jag kvar bara till jan 1954 då jag flyttade till utprovningsavdelningen för att jobba med utprovningen av denna.växellåda. Det fanns redan då prototyper av detta drivaggregat.i några provbilar och det kördes prov både på landsväg och i den chassidynamometer som doktor Nils Gustavsson använt då han utvecklade NIFE-förgasaren 1928. Denna provbänk flyttades f.ö. till det nya labbet 1962 och på den kördes bl a. alla kylsystemsproven för 99:an i slutet på 60 talet

Den 3-växlade manuella växellådan.

Så här efteråt kan man konstatera att våra kunskaper och erfarenheter inom dessa områden var rätt skrala. Det kan därför vara på sin plats att beskriva några av de bristfälligheter, som enl nedanst lista rättades till före (och efter seriestarten). Det kan ju vara bra för senare tiders tekniker att få veta ursprunget till olika konstruktions lösningar.
• Urhoppande växlar
• Slitage på axialbrickan vid treans drev.
• Skavande ljud vid vid körning på låg växel.
• Frihjulsproblem.
• Slitage på frihjulsmanövreringen.
• Kuggtjut.
• Växellådshuset inte tillräckligt styvt.

Urhoppande växlar.
Berodde på att radialspelet för de frilöpande dreven i växellådan blev för stort (0,05 mm) eftersom de lagrades med bronbussningar . Genom införande av nållager minskades spelet avsevärt (0,01 mm)och urhoppandet upphörde nästan helt. Som en ytterligare säkerhet snedhyvlades kopplingskuggarna.

Slitage på axialbrickan på treans drev,
Detta berodde på att 3:ans drev tjänstgjorde som mellanhjul vid körning på 1:ans växel och utsattes då på grund av drevens spiralvinkel av höga axiallaster. Problemet löstes genom införande av oljetillförsel i ändan på ingående axeln och oljan leddes via en borrning i axeln fram till det kritiska området.

                                 
Jag föreslog en annan lösning enligt fig.1 där treans drev på ing. sidan lagrades i kullagret, vilket dels medförde att axialkraften togs upp av detta istället för av axialbrickor, dels att basen på drevet breddades. Detta skulle ha inneburit en avsevärd förbättring av hela växellådan men den otillfredsställande lösningen blev kvar även för den 4- växlade låda, som senare användes även för V-4 motorn. Jag tycker att ovanst är ett exempel på att man redan på ritbrädan kan lösa problemen innan de uppstår. Det finns nog fortfarande alltför många konstruktioner, som inte är tillräckligt genomtänkta.

Skavande ljud vid körning på låg växel.
Ovanstående fenomen yttrade sig som ett mycket störande ljud vid lågt motorvarvtal och hög belastning.
Vi lyckades inte hitta orsaken, och det berodde till stor del på att vi då ännu inte hade några djupare kunskaper om vibrationer. Orsaken var nämligen att de torsionssvängningar, som uppstår i vevaxeln överfördes direkt till växellådan där de exciterade egenfrekvenser i denna. Införande av en fjädrande lamell med avpassad dämpning löste problemet.

Frihjulsproblem.
Bilarna med tvåtaktsmotorer var i allmänhet försedda med frihjul för att reducera bränsleförbrukningen och de otrevliga ryck, som uppstod vid gasuppsläpp. Den frihjulstyp som användes bestod av 6 st rullar, enligt nedastående fig. som vid ingrepp blev högt belastade och om även en mindre deformation eller

                                     
                                          Princip för SAAB frihjul

intryckning uppstod i rullbanan slirade frihjulet. Genom ökning av inkolningsdjup och förbättrad härdning uppnåddes ett acceptabelt resultat.
Prov kördes även med frihjul av typen ”sprag clutch” och dessa hade en helt överlägsen gripförmåga men krävde kontinuerlig smörjning för att förhindra skärning under frihjulning, och detta hade vi svårt att tillgodose.

Frihjulsmanövrering.
Frihjulsmanövreringen bestod till en början av en liten tapp som gick ned i ett spår på frihjulskopplingen. Vid manövrering blev trycket för högt och tappen slets fort ned. Genom att införa ett växelgaffelliknande manövreringsdon, som monterades på frihjulskopplingen innan kopplingshuset sattes på plats reducerades slitaget till en acceptabel nivå.

Kugghjulsoljud
Detta var ett rel stort problem och det berodde på att man vid beräkning av kuggdata i onödigt stor utsträckning prioriterat kugghållfasthet speciellt på högre växlar. Detta ledde till alltför stora kuggmoduler och därmed för litet antal kuggar och små ingreppstal. Problemen med kuggoljud ledde till en viss kassation av växellådor vid leveransproven i Trollhättan. Med mindre moduler ökar kuggantalet och därmed även ingreppstalen, vilket tillsammans med spiralvinkeln i hög grad befrämjar låg kuggljudsnivå. Så småningom gjordes också en sådan omräkning av kuggdata, vilket medförde en avsevärd förbättring.

Det kan i detta sammanhang nämnas att KG. Karlsson, som var verkstadschef i Göteborg på 70 talet tillsammans med Uddman i Södertälje införde en ny filosofi när det gäller kuggdata. Teknologer vid Technische Hochschule i Aachen i Tyskland, hade lanserat en metod där man genom att öka kugghöjden från 2 gånger modulen till 2.2 och minska pressvinkeln till 15 grader, ökade ingreppstalen, vilket innebar en avsevärd reducering av kuggljudet. Att ingreppstalen ökar beror på att grundcirklarna blir större med 15 graders pressvinkel och ingreppsträckan längre. Metoden innebär även att man i viss mån kan minska kraven på noggrannhet i tillverkningen.

Växellådshus i lättmetall dålig styvhet.
Kraven på styvhet i växellådshusen var generellt för lågt ställda på 50 talet. De krafter som kugghjulen utsätter husen för är avsevärda, speciellt från den koniska växeln, och vi gjorde i början inga ordentliga mätningar av deformationer. Med gjutjärnshus och de måttliga vridmoment, som de första motorerna gav var problemen inte så stora, men när prestanda ökade, och lättmetallhus infördes blev den bristande styvheten ett problem, Dessa förstärktes på olika sätt (se nedanst bild) men samtidigt höjdes även motorernas vridmoment, och våra växellådshus i 96 modellen, blev nog aldrig tillräckligt styva.
När man i dag ser bilder på exvis lastbilsväxellådor ser man klart och tydligt att konstruktörerna är väl medvetna om styvhetens betydelse.

                             
                              4-växlad manuell växellåda med förstärkt växellådshus.
.
Tiden 1955- 1957
Jag jobbade med utprovningen av växellådan fram till juni 1955.
SAAB hade då i Tyskland beställt 3000 motorer hos den förra flygplanstillverkaren Heinkel i Stuttgart för de första bilarna med den 3-cylindriga motorn. Transferlinen för motorblocket som levererades av firman Burr i Ludvigshafen, hade placerats hos Heinkel för provkörning innan den levererades till SAAB i Göteborg. Tidvis var jag också hos ZF i Friedrichshafen som levererade 2000 växellådor och senare också kugghjulssatser till de första 93:orna. Jag rapporterade allt av värde, som hände hos Heinkel och ZF till KG Karlsson, som då var verkstadschef vid SAAB i Göteborg.
F.o.m. juni 1955 och till dec 1957 arbetade jag huvudsakligen för honom, dels som kontaktperson mellan Saab och Heinkel resp ZF och även med tyska gjuterier som Halberg Hytte i Ludvigshafen, som gjöt cylinderblocken och Honselverke i Meschede, som gjöt kopplingshusen till växellådan.
KG. ville att jag skulle stanna kvar när ”Tyskjobbet” var klart, och jag trivdes bra med honom, men inte med jobbet och framförallt inte med min närmaste chef. När Mellde därför erbjöd mig jobbet, som chef för motorlabbet i Trollhättan tvekade jag inte ett ögonblick.

SAABs motorlaboratoriumm 1957 och tiden fram till 1967
Motorlabbet bestod 1957 av en liten lokal belägen på andra våningen i hörnet mellan ”Tegelhögen”och den stora verkstadsbyggnaden. Upp till labbet gick man i en rätt trång spiraltrappa i stål.
Själva labbet bestod av två provbänkar med en Froude vattenbroms i vardera, den ena för långtidsprov och den andra för effektprov. Avgasrören leddes ut genom ett fönster, vilket framkallade en hel del kritik från killarna på kemilabbet, som bodde i våningen under. Den ventilation, som fanns för att vädra ut avgaser, som läckte ut i rummet hade nog inte blivit godkänd med dagens normer.
Och när vi körde tävlingsmotorer var vi tvungna att släppa ut avgaserna direkt i rummet, eftersom motståndet i avgasröret hade en stor inverkan på motoreffekten. Då fick de som körde proven ta några djupa andetag rusa in och köra en effektkurva och ut igen så fort som möjligt. Men vi skaffade oss rätt snart friskluftsmasker, och då behövde vi inte hålla andan längre när vi körde tävlingsmotorerna.
Bränsle för motorerna togs från tankar inne i rummet och dessa fylldes på manuellt och bensinen bars eller hissades upp från första våningen i den gamla typen av 25-litersdunkar, som var vanliga på den tiden. Det gick faktiskt åt rätt mycket bränsle speciellt när vi körde långtidsprov över helgerna. Då byttes Broman och jag om att åka ut och fylla på tankarna.
Verkstadsutrymmet var relativt begränsat med arbetsbänkar för 5-6 mekaniker. Som bas för motorlabbet efterträdde jag Olle Lindkvist. Jag hade alltid varit mycket intresserad av motorer, men jag hade inga djupare kunskaper i motorteknik. Det hade däremot Olle, som under de år han haft hand om motorlabbet skaffat sig gedigna kunskaper. Speciellt intresserad var han av klarlägga de parametrar, som är helt avgörande för att en motor med avseende på gångegenskaper, prestanda, och bränsleförbrukning ska prestera optimalt. Jag vill påstå att det finns få människor, som är så kunniga, som Olle inom detta område. Det är ett mycket tålamodskrävande arbete, och man måste vara systematiskt och dokumentera resultaten noggrant. Dessa data är det underlag som styr blandningsförhållande och tändtidpunkt inom motorns hela belastningsområde. De kunskaper jag har inom detta område kan jag tacka Olle för, och han fortsatte att stötta mig under hela min tid på motorlabbet.

           

Kontoret som syns på ovanst foto var utrustat med ett gemensamt skrivbord för mig och Paul Broman, som då var förman på motorlabbet Han blev sedermera arbetsledare på tävlingsverkstaden. Paul var en lugn och sansad person och en mycket kunnig ”motorman” med stor pondus, som jag hade ett mycket gott samarbete med.

De som jobbade på motorlabbet då hette Alvar Andersson, Arne Gustavsson, ”Lille Bengt” Törnquist, Bengt Ullström, Tore Jonsson, Olle Johansson. Alla var intresserade och duktiga mekaniker, som alltid gjorde ett bra jobb. ”Lille Bengt” (som var 1,50 m lång) pressade med hjälp av en hydraulisk handpress alla våra vevaxlar genom åren och alla blev perfekta.
Alvar var en mycket noggrann mekaniker, och jag minns att han bl, a. monterade den specialpreparerade motor, som Gunnar Bengtsson och Sture Nottorp använde på Le Mans 1959. Alvar gjorde även tillsammans med Ingvar Andersson. värdefulla insatser bl.a. när det gällde att lösa problemen med misständningar enl. nedan. Alvar efterträdde senare Paul Broman som förman på motorlabbet.
Rolf Ebefors kom till motorlabbet från tävlingsavdelningen 1960, och han skötte trimning och montering av tävlingsmotorerna.
Vid den tiden kom också Sigge Gustavsson till motorlabbet. Han hade börjat som springgrabb, och hade vid den här tiden kvar en del av sina pojkvanor. Men jag tyckte det var ett gott gry i honom och gav honom en chans, som han senare tog väl vara på.

Mycket snart utökades tjänstemannasidan med Kjell Knutsson och Hugo Bock. Kjell specialiserade sig tidigt på motorprestanda och trimning av tävlingsmotorerna.. Hugo ansvarade bl.a. för utprovning av den separatsmorda 3-cyl motorn. Han blev sedermera chef for planeringen på tekniska avdelningen.
Olle Johansson kom till motorlabbet från reaverkstaden omkr. 1958. Han var redan då mycket kunnig i elektronik, och han kom senare att bli en mycket ansedd elektronikexpert. Men han var ju också en mycket duktig mekaniker och privat lite av en ”raggare” och åkte omkring i en Lincoln V12:a. Han kom alltid med en massa bra idéer och när vi vid ett tillfälle fick akut behov av en ny provingenjör befordrades han. Sedan dess har han undan för undan tagit sig an alltmer avancerade arbetsuppgifter inom elektronikområdet och bl.a. skapat ett ljudlaboratorium, som väl mäter sig med de allra bästa internationellt sett.

Besättningen på motorlaboratoriet utökades efterhand med fler medarbetare.
Henrik Kitsnik kom från Flygmotor 1959 och han gjorde många avancerade undersökningar på tryckförlopp, torsionssvängningar och kartläggning av motorparametrar. Han uppfann även ett mycket sofistikerat bränsleinsprutningssystem, som vi tyvärr inte hade någon möjlighet att vidareutveckla.
Åke Järkvik hade tidigare arbetat på SAAB som vertygskonstruktör, men flyttat till Bahco i Enköping. När jag ringde och erbjöd honom jobb på motorlabbet tackade han ja och han kom att bli en av de mest inflytelserika och uppskattade personerna på tekniska avdelningen.
För att fortsätta den utvärdering av 4-taktsmotorer, som startats omkr. 1962, anställdes Per Gillbrand och Olle Granlund 1964. De hade båda arbetat på Volvos motorlaboratorium i Göteborg. Per jobbade först med Ford V-4, men blev sedan ”liason engineer” för vårt samarbete med Triumph, och bodde en tid i Coventry. Han flyttade till Södertälje då Scania började tillverka SAAB motorerna. Han tog initiativet till turbomotorerna, tändsystemet Jetronic och motorn med variabel kompression.
Olle Granlund jobbade först med Ford V-4 motorn men efterträdde mig senare som chef för motorlaboratoriet, och blev senare projektledare för 9-5an.
Nils-Gunnar Svensson anställdes 1965 av Rolf Mellde. Han hade stor erfarenhet av tvåtaktsmotorer och över tog senare ansvaret för trimning av tävlingsmotorerna.
Olle Lindkvist och jag rekryterade alltid folk till motorlabbet tillsammans, och det är väl ingen överdrift att påstå att vi lyckades väldigt bra med det jobbet.

När jag började på motorlabbet 1 dec.1957 hade 93:an tillverkats sedan hösten 1955 och den hade blivit mycket omtyckt av kunderna. SAAB 93:an utrustad med denna motor var en mycket lyckad kombination. Motorn var lättare, hade en bättre vridmomentkurva, högre tändfrekvens, mindre fria krafter och lägre vikt än 4-cyl fyrtaktare. Tillsammans med mycket goda vägegenskaper blev bilen väldigt omtyckt av en stor kategori köpare. Tyvärr var haverifrekvensen på motorerna i de första årsmodellerna alltför stor vilket ledde till ett dåligt rykte, som senare var svårt att tvätta bort. Så här efteråt är det lätt att säga att man från början satsat alldeles för lite resurser på utprovning i allmänhet och på motorutveckling i synnerhet. Motorutveckling kräver mycket utrustning och en tillfredsställande sådan blev inte tillgänglig förrän 1961 då det nya motorlaboratoriet stod färdigt.

Den 3-cylindriga 2-taktsmotorn.
                                
Problemlista.
     1. Cylinderlockspackningen,
     2. Kolvskärningar
     3. Vevlagerhaverier
     4. Vevaxelkorrosion
     5. Skalning vevtappar
     6. Misständningar i regnväder
     7. Bränsleproblem (Knackning)
     8. Glödtändning (Run away preegnition)

Det var dessa problem som vi fick ta itu med på motorlabbet, och jag kan utan vidare säga att den här tiden var en av de intressantaste i hela mitt yrkesliv. Rolf Mellde var en krävande och pådrivande chef, men kunde man bara visa resultat brydde han sig inte om hur man jobbade.

1.Cylinderlockspackningen.
Blåsta cylinderlockspackningar var ett av de större problemen, och när man började undersöka orsakerna till detta kan man så här efteråt förundra sig över hur okunniga vi varit när det gäller att ta reda på de förutsättningar, som måste uppfyllas för att detta maskinelement skulle fungera tillfredsställande.
I det här fallet uppfylldes inte kraven på att varaktigt åstadkomma ett tillräckligt stort yttryck på hela packningen av följande skäl:

     • Ytan på packningen var onödigt stor.
     • Tätningstrycket ojämnt fördelat.
     • Bultförbanden var inte sättningsfria.
     • Materialet i topplocket undermåligt
     • Cyllockspackningen var inte utformad för att fördela yttrycket optimalt.
     • Antalet topplocksbultar var för litet
     • Åtdragningsmetoden var inte optimal.

                           
För att rätta till problemet infördes undan för undan åtgärder enl fig 2.
750 cc motorn var utrustad med en Cooper kopparasbestpackning. Med denna packning slösade man bort anliggningstryck runt cylindrarna, och därför modifierades cylinderlockspackningen i tävlings- motorer enligt fig 3. De röda fläckarna visar ytor som togs bort för att öka yttrycket.
                           

Det kan nämnas att motorn i Gunnar Bengtssons och Sture Nottorps bil på Le Mans 1959 var försedd med en sådan packning.
Topplockspackningsproblemet utreddes efterhand mycket grundligt med hjälp av olika provningsmetoder. En sådan var att åskådliggöra fördelningen av yttrycket på cylinderlockspackningen.
En grundförutsättning för att en packning skall täta är att ett tillräckligt stort yttryck skapas och att detta bibehålles, under alla tänkbara körförhållanden och under motorns hela livslängd. Speciellt problematiskt är det under uppvärmningsförloppet från låga temperaturer då partiet runt förbränningsrummet blir varmt och utvidgar sig mer än omgivningen. Då minskar anliggnings trycket i ytterkanterna av topplocket och kylvätskeläckage kan uppstå. Det enda som kan motverka detta är att åtdragningskraften från topplocksbultarna i någon mån hindrar utvidgningen och att det finns en viss elasticitet i packningen.
Att detta var avgörande för packningens funktion är självklart, men på den tiden tog man inte tillräckligt stor hänsyn till detta. Det är trots allt inte så svårt att lista de förutsättningar, som måste uppfyllas för att ett maskinelement skall fungera, och sedan se till att dessa verkligen blir uppfyllda. I sista ändan skall naturligtvis också en tillfredsställande validering genomföras.

Som vanligt lärde vi oss mycket genom att läsa ATZ och där fick vi bl.a. tipset om att en tysk packningstillverkare Reinz hade studerat dessa problem speciellt ingående. Vi använde till en början vanligt kalkerpapper eller offsettryckark för att åskådliggöra anliggningstrycket på packningen. För att fastställa vad som hände under drift kom Olle Johansson på en metod där man blandade kylvätskan med metylenblått och efter demontering beströks packningen med krita emulgerad i sprit. När spriten torkat bort kunde man tydligt se eventuella vattenläckage genom packningen.
Se fig.4, som visar en icke godkänd packning.

               

För att säkerställa ett optimalt utnyttjande av topplocksbultarna infördes efter omfattande prov s.k.”moment och vinkeldragning” av dessa.
När vi tog fram underlaget för denna åtdragningsmetod användes mätbultar enl bif skiss 5. Med dessa kunde man med en mätklocka enkelt fastställa, vilken dragkraft bulten utsattes för. Enligt formeln i figuren kan man enkelt avläsa dragkraften i bulten. Genom att utrusta ett antal motorer med sådana bultar kunde vi efter olika typer av prov gå in och mäta och få ett exakt besked om dragkraften i topplocksbultarna. På så sätt eliminerar man alla de osäkerheter, som uppstår då man använder åtdragningsmomentet som mått på dragkraften i bulten.


                                  
L=Deformationslängden Delta l= Förlängning mm A= Bultarea mm/2
E= Elasticitetsmodulen = 22000 Kg/mm2 Sigma =Spänningen i bulten Kg/mm2
P=Dragkraft kg=Spänningen* Bultarean i mm2

                 
Skillnaden mellan enbart moment och ”Moment och vinkeldragning" kan man se i ovanst. fig 6. Där ser man att den resulterande dragkraften i bultarna blir avsevärt högre, på grund av att man
kan dra skruven en bit in i det plastiska området utan att riskera att den brister. En skruv som dragits på detta sätt kan ändå återanvändas flera gånger. Åtdragningmetoden innebär att man först måste dra skruven med ett initialt moment för att säkerställa att bulten med säkerhet kommit in i det elastiska området när vinkeldragningen startar.Genom mätning på ett antal motorer med mätbultar fastställdes det initiala momentet till 1,5 kgm. Omkr 1961 infördes därför vinkeldragning såväl i produktionen som vid service av motorer.

För några år sedan gjorde Göran Toth vid Chalmers en omfattande både teoretisk och praktisk undersökning av denna åtdragningsmetod som han kallar”Torque and angle tightening”. Hans arbete är naturligtvis mycket mera underbyggt och tillförlitligt, eftersom han tagit hänsyn till flera faktorer som vi förbisåg. Trots detta blev slutresultatet i stort sett det samma.
När vi höjde cylindervolymen till 850 cc utökades antalet topplocksbultar till 12, och. sedan ovanstående åtgärder införts har vi mig veterligt inte haft ett enda fall av blåst topplockspackning.
Tyvärr lyckades vi aldrig övertyga Scania att införa vinkeldragning på fyrtaktsmotorerna.
men den har nu efter över 40 år anammats i allt större utsträckning i många olika applikationer.

2. Kolvskärningar
Det kunde tidigt konstateras.att skärningarna uppstod när man körde vid hög belastning därför att kolvarna inte hade tillräckligt stort spel framförallt inte i kolvringzonen. För att få en uppfattning om vilka spel som behövdes började vi mäta kolvtemperatur med smältstift. Dessa hade en känd smälttemperatur och genom att borra in ett antal sådana med olika smälttemperaturer på olika ställen på kolvarna och sedan köra motorn på fullgas en timma. Efter demontering och inspektion hade vissa stift smält och andra inte och på så sätt fick vi en uppfattning om kolvtemperaturerna och kunde på basis därav räkna ut vilka spel som behövdes för att förhindra att kolven skulle bli för stor i förhållande till gjutjärnscylindern och därmed skära fast vid hög belastning. Eftersom kolvtemperaturen är högst, nästan 400 grader, vid toppen men avtar ju längre ner på kolven, kan spelet till cylindern när kolven är kall minskas i motsvarande grad. Kolvar slipas därför i speciella slipmaskiner, som ger dem rätt diameter från skörtet och upp i ringzonen och får en form, som benämnes ”slipkurva”. När denna rättats till inträffade inte några skärningar, men stället fick vi problem med kolvskrammel vid kallstart.
Från början använde vi helmetallkolvar, men för att minska kolvoljudet infördes sk. Ringstreifenkolvar från Karl Smidt. Dessa är konstruerade för att bibehålla ett litet spel även i kallt tillstånd och därmed eliminera kolvoljudet vid kallstart.Detta åstadkommes med en stålring med låg utvidgningskoefficient, som gjutes in i övre delen av kolvskörtet. När kolven kallnar efter gjutningen uppstår en bimetalleffekt mellan ringen och lättmetallen, och hög spänning uppstår i lättmetallen. Kolven förses i undre kolvringspåret ned en slits, som parallellt med kolvtappsplanet frigör skjörtet från kolvens övre del. När kolven värms upp minskar spänningen mellan stålringen och lättmetallen och kolvens övre del utvidgar sig kraftigt pga att den har en betydligt högre temperatur. Det från början ovalslipade skjörtet blir mera cirkelrunt och diametern vinkelrätt mot kolvtappen minskar. Syftet med denna konstruktion är att oavsett motorbelastning bibehålla litet kolvspel utan att kolven skär. Detta lyckades till viss del men kördes motorn mycket hårt under lång tid avtog effekten och kolvarna återtog i kallt tillstånd sin cylindriska form med kolvoljud som följd. Man kan nog ändå säga att kolvskärningsproblemet löstes med ovanst åtgärd.
När det gäller kolvar måste också nämnas att de gjutjärnsringar som vi använde i början alltför ofta bröts sönder. Därför infördes förkromade stålringar från Perfect Circle, och dessa löste det problemet, men de slet istället ned låsstiftet, som hindrar ringen från att rotera. Låsstiften var från början av brons men dessa ersattes av nållagerrullar, som pressades in i kolven med noggrant avpassat grepp.

3. Vevlagerhaverier
Denna haverityp inträffade huvudsakligen när man vid ett högt varvtal plötsligt släppte gasen. Vi studerade förloppet med ett stroboskop i en motor, som försetts med fönster av plexiglas i vevhuset När trottelspjället plötsligt stängdes, upphörde bränsletillförseln och därmed försämrades smörjningen av vevlagren radikalt, rullhållaren smälte och haveriet var ett faktum.
Störst problem hade vi i Holland när man på deras motorvägar körde fort i kraftiga medvindar från Atlanten, och plötsligt stängde trottespjället..
Från början styrdes vevstakarna genom ett litet spel till de omgivande vevskivorna. Lösningen på problemet blev att flytta styrningen av vevstaken från vevlagret till kolvtappslagringen. Rolf Mellde hade genom kontakter Kiekhafer en amerikansk utombordsmotortillverkare fått tips om denna metod Därigenom eliminerades den uppvärmning av vevlagret, som uppstod då vevstaken och rullhållaren trycktes mot vevskivorna. Även om vevlagerhaverierna inte upphörde helt och hållet sänktes haverifrekvensen till en helt acceptabel nivå.

4. Skalning vevtappar
Detta problem bestod i att rullarna i vevstakslagret orsakade skador på rullbanorna i vevtapparna, vilket ledde till kraftigt oljud och även motorhaverier.
Från början enkelhärdades dvs efter inkolningen uppvärmdes och avkyldes kolvtapparna
endast en gång Det tog en viss tid att innan det konstaterades att det vid detta härdningsförfarande uppstod ”restaustenit”, eller mjukare områden i korngränserna i den martensitiska strukturen i sätthärdningsskiktet på vevtapparna. Då uppstod sk skalning när delar av det ca 1 mm tjocka sätthärdninsskiktet lossade från underlaget och det uppstod gropar i rullbanorna. Genom att införa dubbelhärdning av vevtapparna och använda bomberade rullar löstes detta problem.

5. Motorproblem vid start och stoppkörning.
Det värsta körsätt man kan utsätta en motor för är sk. "Stop and go driving” dvs att starta och köra bilen en kort sträcka utan att den under en viss tid körts med normal kylvattentemperatur. (Detta gäller alla typer av motorer.) Orsaken är att det speciellt under kallstartperioden läcker ner en hel del förbränningsgaser i vevhuset, och dessa bildar då tillsammans med bränsle och luftfuktighet korrosiva ämnen som i tvåtaktsmotorerna angriper framförallt kullagren i vevaxeln. När denna process pågått tillräckligt länge uppstår ett otrevligt oljud och det kan i svåra fall även medföra haveri.
Under dessa körförhållanden sköljer också kallstartbränslet bort oljefilmen på cylinderväggarna och man får en sk kallstartskärning på kolvarna.
Vi upptäckte rätt snart att problemet hade ett klart samband med vilket oljefabrikat som motorn körts på..

                    


Av den här anledningen hade redan 1957 startats en omfattande provserie, som var avsedd att påvisa olika oljefabrikats egenskaper i detta avseende. Ett tiotal motorer ställdes upp utomhus vintertid eller i kylrum enl. ovanst. foto och startades och kördes utan belastning under några minuter 2 gånger pr dag. Motorerna kördes på olika oljefabrikat i avsikt att sålla fram vilka oljor som gav godkänt resultat Provet avslutades med en stilleståndsperiod, och efter denna demonterades och inspekterades motorerna.
Dåvarande Esso var den enda tvåtaktolja, som gav tillfredsställande resultat, och sannolikt den enda som innehöll korrosionsskyddande additiv. Förvånande var att oljor som var avsedda för tvåtakts utombordsmotorer gav sämst resultat, sannolikt beroende på att dessa motorer huvudsakligen användes i varmt klimat och därför inte innehöll något korrosionskydd.
Så småningom lyckades vi att få de flesta oljebolagen att antingen köpa sina tvåtaktsoljor från Esso eller förbättra korrosionsskyddet sina egna oljor. Detta innebar ett omfattande utprovningsarbete för vår del eftersom det förutom korrosionsprov även krävdes prov både i bänk och bil.
Sammanfattningsvis kan man säga att tvåtaktsmotorns annorlunda krav på bränsle och smörjoljor tvingade oss att göra ett omfattande utprovningsarbete.

6. Misständningar i regnväder.
De första 93 orna hade en kylare, som var placerad bakom motorn, och tändfördelaren, som var placerad på motorns framsida utsattes vid regnväder för vattenbesprutning. Men även under mer gynnsamma förhållanden uppstod alltför ofta problem med misständningar. Vid dessa misständningar slog gnistan inte till den cylinder, som skulle tända utan till fel cylinder pga att motståndet till den cylindern med hjälp av bla fukt i tändfördelarlocket blev lägre än till den tändande cylindern, vars motstånd blev högt pga kompressionstrycket. När gnistan slog till fel cylinder följde den tändfördelarlocket insida, som då värmdes upp lokalt. Det bestod av trämjölsfylld fenolharts och gnistan brände då kolkanaler med mycket lågt elektriskt motstånd i locket.Tändfördelarlock som utsatts för den här behandlingen fungerade naturligtvis inte alls. Till en början inriktades problemlösningen på att skydda fördelaren för vattenbegjutning med en skyddsskärm, men det löste inte problemet nämnvärt.

Det var Alvar Andersson som löste det här problemet. Han gjorde ett experiment där han täppte till de ventilationshål, som fanns i tändfördelarens botten och hällde i en kubikcentimeter vatten. Då hände följande: Första gången startade motorn perfekt och gick utan problem. Men vid följande kallstart hade denna vattenmängd kondenserats i toppen på tändfördelarlocket och motorn misstände vid start om den överhuvudtaget startade. Startade den torkade fukten så småningom och motorn gick ok.men så länge det fanns något vatten kvar i tändfördelaren misstände motorn. Första lösningen blev att ta upp ett hål i tändfördelarelocket och se till att ventilationshålen o bottenventilerna hölls öppna. Detta innebar en avsevärd förbättring men den slutgiltiga lösningen blev att förbättra ventilationen av tändfördelaren med en slang från bilens värmesystem enligt Fig 7 A och B.

                              


                    
                      Fig 7 B

På så sätt ventilerades all fukt ut ur fördelaren under körning då den torra luften från värmesystemet trycktes igenom tändfördelaren. Därigenom hindrades även igensättning av ventilationshålen i fördelarens botten, och det uppstod ingen kondensation i tändfördelarlocket vid stillastående.
Ytterligare förbättring åstadkoms så småningom genom att byta ut materialet i tändfördelarlocket med ett mera gnistresistent material. Den som kom med den lösningen var en man vid namn Anders Månsson, som hade en plastfabrik Konstruktionsbakelit i Åsljunga. Han levererade andra plastdetaljer till SAAB, men hade av någon anledning kommit på att den trämjölsfyllda fenolhartsen var det sämsta material man kunde tänka sig för ett tändfördelarlock. Vid ett besök hos oss hade han med sig lock som var fyllda med värmeresistent material och dessa var helt resistenta mot överslag. Efter en serie prov införde vi Åsljungalock i vår produktion. Så småningom gick det dock Bosch ära för när, och de införde ett eget lock med i stort sett samma egenskaper.

När jag tänker på detta måste jag berätta en episod, som utspelade sig när Jönsson första gången visade upp sina tändfördelarlock för oss. Han hade med sig flera lock i med olika sorters fyllmaterial bland andra ett stenmjölsfyllt lock. För att bevisa deras resistens mot gnistor hade han med sig en kraftig induktionsapparat, som på kort tid producerade kolränder i Bosch locken. Jag lyckades trots ihärdiga försök inte åstadkomma något liknande i något av de lock, som Jönsson hade med sig.
Vi åt middag på stadshotellet på kvällen och även där hade Jönsson med sig sin gnistapparat. Jag satt och funderade på om det inte skulle gå att gnistra sönder även hans lock och efter en stund lade jag elektroderna så att gnistan slog runt ett hörn. Jönsson satt och sneglade lite på vad jag höll på med. Plötsligt blev det en liten rökpuff och gnistan slog rakt genom hörnet. Jag har aldrig vare sig förr eller senare sett någon människa bli så ”lång i ansiktet” som Jönsson då blev. För honom innebar ju detta en enorm prestigeförlust.
Men mitt sätt att prova var ju inte rättvist och Jönson borde gå till historien, som den man som löste ett problem, som hela världens bilindustri i större eller mindre omfattning under lång tid lidit av.

7. Knackning (Spikning)
I en förbränningsmotor uppstår flera olika onormala förbränningsfenomen, som kan leda till problem. Det vanligaste är s.k. knackning eller som man vanligen säger ”spikning". Detta inträffar efter det att gasblandningen har tänts av gnistan i tändstiftet och då uppstår en detonation med hög förbränningshastighet i en avlägsen del av förbränningsrummet, vilket upplevs som störande och kan i extrema fall efterlång tid vara skadligt för motorn.
Detta fenomen påverkas av många olika faktorer enl nedan:
     • Kompressionsförhållande
     • Tändtidpunkt
     • Bränsleegenskaper.oktantal
     • Förbränningsrummets utformning.
     • Motorvarvtal.
     • Restgashalten i bränsleluftblandningen

Kompressionsförhållande.
Kompressionsförhållandet är ett mått på hur mycket bränsleluftblandningen komprimeras innan den antändes av gnistan. Ju högre tryck man kan tillåta ju bättre blir motorns bränsleekonomi.
Kompressionsförhållandet i våra tvåtaktsmotorer låg vid denna tid på 8:1, under det att fyrtakts motorer idag har upp till 12 :1 vilket teoretiskt ger en verkningsgradsförbättring på 6 %.
Kompressionsförhållandet i en motor bestäms med hänsyn tagen till knackningsbenägenhet relaterad till bränslekvalitet.

Tändtidpunkt
Tändtidpunkten dvs hur många vevaxelgrader före övre dödpunkten, som gnistan ska tända gasblandningen, påverkar förutom knackning även bränsleekonomi och avgasutsläpp.
Till detta kommer att även andra parametrar som porttider, kompressionsförhållande etc.måste beaktas
Den process som motorn måste genomgå för att bestämma optimal tändtidpunkt inom hela belastningsområdet med avseende på bränsleförbrukning, gångegenskaper och avgasutsläpp är mycket tidsödande även med den automatisering som numera användes. I vilken grad motorn optimerats med avseende på ovanstående kriterier är helt beroende av hur väl detta arbete utförts.

Bränsleegenskaper.
En faktor som med tiden kom att komplicera detta arbete var att bensinbolagen alltmer gick över till katalytiskt krackade bränslen, i avsikt att med denna metod kunna utvinna en större andel bensin från råoljan. Krackning innebär att råoljan värms upp under högt tryck och leds genom katalysatorer och denna behandling leder till att en större andel av råoljan blir lättflyktig och kan användas som bensin.
De krackade bränslena innehåller tyvärr en större andel instabila och knackningsbenägna kolväten olefiner, vilket gör att tvåtaktsmotorer bl. a. pga gasväxlingsprincipen nedvärderar oktantalet hos dessa bränslen. Ett sådant bränsle som i en fyrtaktsmotor motsvarar 95 oktan ger i en tvåtaktsmotor bara 80 oktan eller ännu lägre. Rent generellt tar den metod som används för fastställning av bränslens oktantal inte någon som helst hänsyn till tvåtaktsmotorer även om ”Motoroktantalet” är mer rättvisande än ”Researchoktantalet”. I tvåtaktsmotorer ger endast bränslen framställda enligt ”Platformatemetoden” dvs bränslen framställda genom destillering i ett destilleringstorn, helt acceptabla resultat.
Ett Platformatetorn har ett antal uppvärmda plattformar vars temperatur undan för undan höjs ju längre ned man kommer. De lättare fraktionerna i råoljan, vilka till stor del består av stabila paraffinkolväten tar man ut överst i tornet där man börjar med rel låg temperatur, Temperaturen höjs sedan ju längre ner i tornet man kommer. Längst ned får man då ”base stock” olja och asfalt.
Vi tvingades ta in prov från olika bensinmackar och köra prov för att kontrollera knackningsbenägen-heten, och fann då att bränslekvaliteten på marknaden varierade kraftigt. Detta innebar att vi fick ytterligare ett besvärligt problem att kämpa med under de sista tvåtaktsåren .
Rökutvecklingen från tvåtaktsmotorn blev också alltmer kritiserat, och våra försök att reducera denna genom att tillsammans med Esso utveckla en olja, med vilken inblandningsprocenten kunde minskas från 3 till 1,5 procent blev inte särskilt lyckade. Detta tillsammans med kommande avgasreningsbestämmelser bidrog starkt till att vi mer och mer tvingades inse att tvåtaktarna tyvärr inte hade någon framtid.

Förbränningsrummets utformning
På fyrtaktsmotorer har detta en stor inverkan på.motorns knackningsbenägenhet, men i tvåtaktsmotorer kan förbränningsrummet utformas på ett optimalt sätt.

Motorvarvtal.
Den detonation, som uppstår vid knackning är beroende av att den behöver en viss tid för att utbildas. I fyrtaktsmotorer är knackningstendensen störst vid lägre varvtal, men i tvåtaktsmotorer är knackning ett problem även vi högre varvtal.

Restgashalten i bränsleluftblandningen.
Den gasväxlingsprincip, som användes i tvåtaktsmotorer, där restgaserna spolas ut av friskgaserna i nedre dödpunkten innebär att den gasblandning, som sedan antändes innehåller en betydligt större andel restgaser än i en fyrtaktsmotor. Det är denna höga restgashalt som försämrar bränslets knackningstålighet.
I en 3-cylindrig tvåtaktsmotor överladdar cylindrarna dessutom varandra inom vissa varvtal med ytterligare ökad restgashalt och knackning som följd. Det kan nämnas att vi i slutet av tvåtakts- perioden införde en avgassamlare med resonator, som serviceåtgärd, för att råda bot på spikningen, men dessa reducerade tyvärr även det momentillskott omkring 3000 varv som överladdningen åstadkom.

8. Glödtändning (Run away preignition)
Till skillnad från knackning uppstår glödtändning innan gnistan antänder gasblandningen, och eftersom kolven då komprimerar en brinnande gasmassa blir temperaturen i denna mycket hög, över 2000 grader. Eftersom smältpunkten för kolvmaterialet ligger runt 600 grader kan kolvarna inte klara så höga temperaturer och i allmänhet uppstår ett hål i kolven i den cylinder som först glödtänder. Glödtändningen kan initieras på olika sätt men, det vanligaste är nog att tändstiftets mittelektrod blir för varm. För att förhindra glödtändning måste tändstiftets värmetal därför vara tillräckligt högt. Detta är inte så svårt men problemet är att ett stift med högt värmetal blir för kallt vid låg belastning, vilket leder till igenoljning och misständning. För standardmotorer är detta problem inte så stort om man inte under långa perioder bara kör motorn vid låg belastning.
Ett tändstift som hade bra egenskaper med avseende på både glödtändning och stadskörning var det japanska NGK stiftet. Förmodligen berodde detta bl. a. på att det var försett med en mittelektrod i koppar.
NGK stiftens användning i SAAB motorer är en episod, som jag tycker kan vara rolig att berätta. Jag hade flera gånger blivit uppringd av en försäljare hos Carl Larsson i Göteborg, som vill sälja japanska tändstift till oss. Man måste betänka att vid den tiden hade man inte så höga tankar om japaner och japansk kvalitet i allmänhet, och dessutom var vi alltid pressade tidsmässigt. För att bestämma olika stifts lämplighet mättes tändstftstemperaturen i mittelektroden vid olika belastningar och varvtal innan det godkändes för användning våra motorer, parallellt med prov under praktiska förhållande i bil. Så jag sade nej flera gånger och skyllde på att vi inte hade tid göra de prov som krävdes. Men det dröjde inte länge innan han ringde och meddelade att NGK är beredda att komma till oss och köra alla prov vi önskade. Då kunde jag inte hålla emot längre. Och jag tror inte det dröjde mer än en vecka, så stod en dag tre flinande japaner, fullastade med mätutrustning utanför dörren på motorlabbet. De jobbade väldigt effektivt och när de dessutom lämnade en mycket fördelaktig offert kunde vi inte säga nej längre. Och det behövde via aldrig ångra
För tävlingsmotorer utvecklade Bosch ett mycket bra tändstift 340MVP1 för motorer med hög specifik effekt . Det hade en mittelektrod av platina och användes i alla våra tävlingsmotorer. Champion kom också med ett tändstift UK16V med sk ”Surface gap” där gnistan följde ytan på isolatorn. Avsikten var att göra stiftet okänsligt för både igenoljning och glödtändning, men det visade sig inte hålla måttet. Dels krävdes en avsevärt högre tändspänning 10000 Volt, som gjorde det svårt att förhindra överslag, dels grävde gnistan ner sig i isolatorn med konstant misständning som följd.
För att bestämma risken för glödtändning med olika tändstift kördes motorn vid fullgas i bänk och förtändningen höjdes tills en glödtändning inträffade. Detta var ett s.k. förstörande prov eftersom , motorn måste renoveras efter varje glödtändning.
I ATZ hade vi sett att man med hjälp av elektronik kunde detektera glödtändning, och på så sätt fastställa glödtändningsgränsen utan att förstöra motorn. Efter diverse misslyckade försök lyckades Kjell Knutsson och Olle Johansson etablera en sådan mätmetod vars princip framgår av Fig 8A

                               
                                    Figur 8 A

På ett oscilloskop kunde man se när tändstiftsgapet joniserades av glödtändningen innan gnistan slog över.Se Fig 8B

                       
                                    Figur 8 B

Ett problem hade varit att skilja mätströmmen på 100 volt från den höga tändspänningen.på 8000 volt. Vi hade på den tiden mycket kontakter med Ricardo i England, och vid ett besök där pratade jag med deras elektronikexpert mr Hempson om våra problem. Han var en typisk uppfinnarjocke, och hans skrivbord var alltid belamrat med mängder av elektroniska prylar. När han förstod vad jag var ute efter, plockade han ur högen på skrivbordet upp ett elektronrör och sade: Använd detta!! Det gjorde vi och det blev faktiskt lösningen på problemet. Man måste betänka att det fanns inga transistorer på den tiden och med undantag för Olle Johansson, fanns det ingen som hade några djupare kunskaper i elektronik.
Den här mätmetoden är en av grundstenarna i det nya tändsystem ”SAAB Jetronic” som har utvecklats av Pelle Gillbrand i Södertälje. I detta system känner man hela tiden av glödtändningsgränsen, som övre gräns för tändtidpunkten. Detta tändsystem förbättrar avsevärt möjligheterna att åstadkomma optimal tändtidpunkt i hela belastningsområdet och är ytterligare ett exempel på SAABs bidrag till framstegen inom motortekniken.

Överhuvudtaget har elektronikens intåg inneburit att styrningen av tändtidpunkt och blandningsför-hållande förbättrats enormt. Utan elektronik hade det varit omöjligt att åstadkomma de egenskaper med avseende på prestanda, bränsleekonomi och avgasrening som man uppnår med dagens motorer.

Från 1965 års modell kan man nog med gott samvete säga att driftsäkerheten på våra motorer var fullt i klass med och i många fall bättre än våra konkurrenters motorer. Rolf Mellde hade hela tiden varit den pådrivande, men naturligtvis hade även de höga servicekostnaderna och missnöje bland våra kunder haft en stor betydelse.
Tyvärr innebar införandet av 3-förgasarmotorn som standard på 1966 års modell , att vi, fick stora problem med hög bränsleförbrukning. Orsaken till detta var i grunden den kostnadsbesparing, som införandet av ett billigare luftfilter på denna motor innebar. I en tvåtaktsmotor alstras trycksvängningar både på insugnings och avgassidan och dessa måste reduceras för att inte ställa till problem.
På insugningssidan alstras eller exciteras tryckpulsationer av att luften inte strömmar genom förgasaren i en jämn ström, utan stötvis då inugningsportarna öppnas 3 gånger per motorvarv.
Det är i princip lättare att tämja högfrekventa svängningar, men i en motor med 3 förgasare blir frekvensen 3 gånger lägre än i en enförgasarmotor. En förgasare fungerar bäst när luften strömmar med konstant hastighet genom den. Trycksvängningar ställer till problem, pga att luften vid låga varvtal pulserar fram och tillbaka genom förgasaren och rycker med sig bränsle varje gång. Bränsleluftblandningen blir därför för fet, vilket ger hög förbrukning, och i extrema fall sämre körbarhet. Vid låg belastning dämpas svängningarna av gasspjället, men ju mer detta öppnas ju kraftigare blir svängningarna.
Lösningen är att dämpa dessa svängningar, med sk resonatorer enl fig 9
                     
                              Fig 9

Kjell Knutsson hade tillsammans med herr Schönefeldt från Mann & Hummel utvecklat ett mycket bra filter enl fig 10. Där kan man se att det fanns ett högpassfilter för varje förgasare och svängningarna vid låga varvtal dämpades effektivt. Med denna insugningsljuddämpare blev inte bara dämpningen vid låga varvtal bättre. Tack vare större volym i fiterhuset blev även dämpningen vid högre varvtal bättre.

                                        
Tyvärr ansågs detta filter med tre separata dämpare och trefilterpatroner bli för dyrt, och ett filter enl fig 11 utvecklades och infördes i serien.

                          

                         Fig 11  Luftfilter serieutförande 3-förgasarmotor 1966 års modell
                             
I filtret enl fig. 11 var volymen för högpassfiltret gemensamt för alla tre cylindrarna och rören för de yttre är kraftigt krökta. Dessa rör hade för liten diameter och därför blev dämpningen på låga varvtal inte tillräcklig. Även lågpassdämpningen blev sämre och totalt sett gav denna dämpare inte ett acceptabelt resultat. Vi försökte lösa problemet
på olika sätt, bl.a. genom by pass kanaler i insugningsröreten nedanst fig 12  men det lyckades inte tilläckligt bra.

                                            
                                              Fig 12.

Utan bypasskanalerna fungerade insugningskanalerna för varje, cylinder, som ett avstämt system, vilket var bra vid ett visst varvtal men olämpligt både över och under detta. Bypasskanalerna punkterade avstämningen men inte helt tillräckligt, viket ledde till för fet gasblandning och hög förbrukning vid både höga och låga varvtal.
Att förse en motor med tre förgasare kan tyckas förenkla problemen genom att motorn kan betraktas, som en sammanfogning av 3 st encylindriga motorer, Men tyvärr fungerar det inte alls på det viset. Från början var alla förgasarna försedda med både tomgångssystem och kallstartsystem. Med den specifikationen hade vi stora problem både vid kallstart och tomgångskörning.
Under kallstartprov i minus 23 grader på Kirunas flygfält kvällen 26 januari 1961, konstaterade undertecknad att tvåans tändstift konstant blöttes vid startmotorvarv för att när motorn sedan startade istället blöta de båda andra. Provmetodiken var att under provet med korta intervaller skruva ur tändstiften och se vilket av dem som var blött. Att byta tändstift vid sådan kyla kanske upp till tio gånger i följd, är faktiskt inte någon behaglig sysselsättning. Det var då vi kom på iden att istället mäta tändstiftstemperaturer med Honeywell Brown skrivare under kallstarterna. Det var dessa prov som ledde till att vi tog bort kallstartförgasaren på ettans och treans cylindrar. Även tomgångsegenskaperna förbättrades genom att endast förse mittre förgasaren med tomgångssystem. De klagomål på för hög bränsleförbrukning, som det olämpliga luftfiltret orsakade, hade möjligen en fördel. Den påskyndade övergången till fyrtaktsmotorer.

Tävlingsmotorer.
När jag kom till SAAB 1953 var det inte bara Rolf Mellde utan även flera i personalen som deltog i tävlingar av olika slag. Mellde deltog i de svenska tillförlitlighetstävlingarna på riksnivå medan andra körde tävlingar på något lägre nivå. På veckosluten gjordes flera bilar i ordning för tävlingsdeltagande och på måndagarna berättades historier om vad som hänt under helgens tävlingar. Några av dessa kan vara intressanta att höra och jag ska därför ska jag försöka återge några av dem.

Erik Carlsson körde Finska Snörallyt tillsammans med Sten Helm, som gick under namnet ”Tjocken” . Han jobbade på kraftverket och läste kartan i början av Eriks karriär. Under snörallyt fick de punktering, men hade glömt domkraften. Men ”Tjocken” var stark så han lyfte upp bilen och Erik satte knät under medan ”Tjocken” bytte däcket. Men tydligen hade det varit lite för ansträngande, för när han skulle lyfta bilen av Eriks knä orkade han inte. Han var tvungen att hämta hjälp. Erik satt där med bilen på knät och kände hur benet bågnade allt mer. Men när”Tjocken” kom med hjälpen lyftes bilen av Eriks knä, och de fortsatte och vann rallyt.
Den här historien berättar Erik aldrig när han håller föredrag om sina tävlingsäventyr. Det hörde ju inte till vanligheterna att han inte var väl förberedd och att han glömde domkraften vill han nog inte tala om. Men han har sagt till mig senare att knät aldrig hämtat sig riktigt från den pärsen.

En annan historia, som han inte heller berättar hände, när han tog med sig Kjell Knutsson ut på en provtur med en av tävlingsbilarna. Erik klagade (med rätta ) på att vi hade för dålig effekt i våra motorer. Han tävlade ju mot Böhringer på Mercedes Benz, som hade åtminstone 200 hästar i sin bil. Eriks motorer hade knappt 70 och för att visa hur dåligt det var tog han med sig Kjell, som trimmade hans motorer, ut på en provtur på småvägarna runt Trollhättan. Kjell var själv ingen dålig chaufför men att köra bil som Erik gjorde, hade han aldrig varit med om. I en av de värsta bredsladdarna släppte Erik ratten med ena näven tittade stint på Kjell och sa ”Här ser Du ju själv det går ju inte nått”, på trollhättedialekt.
För att kompensera sin lägre motorstyrka var ju Erik tvungen att att köra fortare än konkurrenterna i utförsbackarna. Under det första Monte Carlorallyt, som Erik vann berättade han att de körde fort utför,”men vi kunde inte köra fortare än 160 för det var sån dimma så vi såg aldrig båda vägkanterna samtidigt”.

Tävlingsmotorerna trimmades fram till ca 1965 på motorlaboratoriet.och som tidigare nämnts var det Kjell Knutsson, som ansvarade för denna verksamhet. Genom att tillägna sig djupa kunskaper om tryckpulsationer i avgas och insugningssystem kom han att spela en avgörande roll när det gällde trimning av de tävlingsmotorer, som Erik Karlsson och andra använde sig av under 1960-talet. Kjell skaffade sig dessa kunskaper dels genom flitigt studium litteratur inom detta område, dels genom artiklar i ATZ. (Automobiltechnische Zeitung) I denna tidskrift publicerade en Dr Martin resultat från sina studier av trimning av tvåtaktmotorer.
Tidigare hade trimning skett huvudsakligen genom att ändra porttider, att fila och polera kanalerna i cylinderblock, höja kompressonsförhållandet använda större förgasare och minska motståndet i insugnings och avgassystemet. Men för att höja effekten radikalt krävs det att man kan utnyttja de gassvängningar, som uppstår i både i insugnings och avgassystemet. Svängningarna exciteras då insugnings och avgasportarna öppnar och stänger och svängningarna fortplantar sig med ljudhastigheten i systemen. Dessa trycksvängningar kan, om man bär sig rätt åt utnyttjas för att öka mängden på den bränsleluftblandning , som vid varje arbetsslag förbrännes i cylindrarna. Det rör sig om ett effekttillskott på 20 % eller mer.  I fig 13 visas ett exempel på hur det kan gå till.
I en trecylindrig tvåtaktare exciteras en trycksvängning i en av cylindrarna då avgasporten öppnar och denna fortplantar sig ut i systemet. I just en trecylindrig motor råkar det vara så att övertrycksdelen av denna tryckvåg anländer till en av de andra cylindrarna just som avgasporten i denna håller på att stängas och därmed skjutes en del av den gasmassa, som redan passerat ut genom avgasporten i den cylindern tillbaka, och en större mängd bränsleluftblandning förbränns i denna vilket i sin tur ger högre effekt.
Denna typ av överladdning fungerar som bäst vid ett visst varvtal men avtar vid lägre och högre varvtal. Det är detta fenomen som skapar tvåtaktsmotorns unika momentkurva.

                                    
                                            Fig 13

Vid högre varvtal kan man med rätt utformat avgassystem enl fig 13 åstadkomma samma verkan genom att undertrycksdelen av tryckvågen reflekteras där avgasröret vidgas och den kommer tillbaka till den cylinder där avgas porten börjar öppnas. Då ökar tryckfallet över denna vilket befrämjar utströmningen ur cylindern. När tryckvågen hunnit till den punkt där den möter en förträngning reflekteras den positiva delen och den hinner fram precis då avgasporten i samma cylinder är nära att stänga och knuffar tillbaka bränsleluftblandning, som redan hunnit ut i avgasröret. På det här viset kan man höja effektuttaget avsevärt även vid högre varvtal. Tyvär kunde vi på grund av för relativt lågt egensvängningstal på vevaxeln inte köra våra motorer vid högre varvtal än 6500r/m
För att öka säkerheten infördes på vissa tävlingsmotorer dels en kopparring som tidigare beskrivits (se fig. 2), och dels en speciell kolv i helmetall. Denna kolv försågs också med kylflänsar för att förbättra kylningen av kolvtoppen, och utformningen innebar att förbränningsrummet i övre dödpunkten blev helt sfäriskt , vilket minskade den värmeavgivande ytan. Kopparringen kom till för att motstå de höga tryck, som cylinderlockspackningen utsattes för på de högtrimmade motorerna. Sådana ringar något modifierade, användes senare även på alla SAABs fyrtakts tävlingsmotorer. Tanken var att kopparringen utvidgade sig mer än omgivningen och därmed ökade tätningstrycket. Så vitt jag vet har inga topplockspackningar blåst med detta utförande.
När det gäller vilka hästkraftantal vi lyckades åstadkomma på våra tävlingsmotorer, kan jag inte erinra mig några exakta värden men som riktvärden kan jag nämna följande: 750 cc motorer 65hk, 850cc 80 hk och formula junior 940cc 90 hk. Samtliga vid ca 6000 r/m
Nils Gunnar Svensson tog över trimningen av tävlingsmotorerna 1965 och han uppger följande värden 850 cc 85 hk, 940 cc 100 hk.vid 6500 r/m.
Dessa värden uppnåddes bl.a.genom att vidga överströmningskanalerna och ta ut max effekten vid högre varvtal.

Sammanfattning.
Det som jag beskrivit ovan är en grov sammanfattning av det arbete, som utfördes för att förbättra SAABs tvåtaktsmotorerna under 50 och 60 talen. Detta arbete var en av förutsättningarna för SAAB s framgångar både på tävlingsbanorna och på bilmarknaden.
För mig har det varit värdefullt att visa att framgångar av detta slag är resultat av ett lagarbete där alla medarbetares insatser är betydelsefulla.

En sammanställning av detta slag blir aldrig helt färdig, och kompletteringar kommer att införas allteftersom.


                Trollhättan 090320     Josef Eklund.

                                                                                                      
TILLBAKA


                                                                                                      Tillbaka till löpsedel
 
  Saab s Veteranförening
  c/o Innovatum 
  Box 902
  461 29 Trollhättan
Ansvarig utgivare:
Göran Jönsson     
Tel.0520-97630
Email: 
goran.joensson@gmail.com
Webmaster:
Olle Johansson
Tel. 0520-31663
Email:
olle.johan@telia.com

 

©
Eftertryck utan tillstånd förbjudes.
Citera gärna, men ange källa!