Ford 331 Cubic Inch Stroker Engine – Going For 400/400 Part 2

Jim Smart
August 10, 2007

Passo dopo passo

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La maggior parte dei costruttori di motori controlla solo il gioco dell’albero a gomiti, ma Marvin controlla anche il gioco dell’albero a camme per assicurarsi che sia di 0..004-0,008 pollici…

…con un gioco dell’albero a camme di circa 0,0010-0,0055 pollici.

Marvin lavora l’estremità grande della biella con un raggio adeguato. Fa la stessa cosa al perno dell’albero motore per ridurre lo stress.

Tutte le parti del motore dovrebbero essere attentamente ispezionate e trattate per un funzionamento regolare. Le filettature dei perni dei bilancieri dovrebbero essere cesellate e gli steli lavorati con una pietra fine per un montaggio senza problemi. Per un funzionamento regolare, Marvin suggerisce di rimuovere qualsiasi tacca o rialzo nelle superfici di accoppiamento. Le tacche creano punti alti sulle superfici lavorate che possono causare problemi in seguito. Marvin usa solo ARP rocker-arm studs a causa della straordinaria resistenza alla trazione di 190.000-psi.

Il mese scorso, abbiamo iniziato la nostra serie in due parti su come ottenere 400 CV e 400 lb-ft di coppia da un 331ci stroker small-block dotato di fabbrica Ford testate in ferro, e abbiamo imparato qualcosa di notevole durante il tentativo. È possibile ottenere 400 CV e 400 lb-ft di coppia da 331ci e ferro teste cilindro senza vendere la fattoria.

Questo mese, abbiamo avvolgere il nostro Summit Racing/MCE Engines 331 Stealth costruire e mostrarvi perché siamo caduti un pizzico corto di 400/400. Cosa c’è di più, stiamo andando a mostrarvi come colpire terra fertile e fare 500 CV e 500 lb-ft di coppia con poche modifiche facili e queste stesse teste di ferro Ford. Pensate che stiamo solo gareggiando in panchina? Continuate a leggere…

Cominciamo con gli eventi di una fumosa e calda giornata estiva della California del Sud. Siamo arrivati presto alla Westech Performance per mettere il nostro motore small-block 331 Stealth sul dyno. Subito, due cose necessarie per fare la potenza prevista non erano disponibili alla Westech il giorno del nostro test. Senza un velocity stack per il carburatore e i collettori Hooker Super Comp da 1-3/4 di pollice, i nostri numeri sono scesi sotto i 400/400. Nonostante queste carenze, abbiamo fatto notevolmente bene sul dyno, girando nella curva di coppia più ampia che abbiamo mai visto da un basso cubo small-block Ford.

Quando Marvin McAfee di MCE Engines stava progettando il nostro 331 Stealth small-block, ha previsto numeri tra 350-400 CV e 350-400 lb-ft di coppia attraverso le marmitte, che abbiamo essenzialmente fatto. L’obiettivo di Marvin era un powerhouse small-block stradale che avrebbe:

  • Avere un singolo carburatore a quattro barili;
  • Avere un profilo di camma che avrebbe fornito abbastanza vuoto nel condotto di aspirazione per azionare i freni di alimentazione e far funzionare altri accessori;
  • Funzionare con gas di pompa;
  • Essere in grado di eseguire una trasmissione automatica o manuale in poche ore, scambiando un flexplate per un volano;
  • Avere gli aggiornamenti minimi richiesti per fare almeno 100 cavalli in più dallo stesso short-block e teste in ferro.
  • In circostanze ideali, avremmo dovuto raggiungere 410 CV e 404 lb-ft di coppia con il nostro pacchetto motore. Condizioni ideali includono:

  • Un velocity stack sul carburatore con induzione di aria fredda;
  • Temperature ambiente negli anni 60 con umidità nella gamma 40-60-per cento;
  • Un volano bilanciato. Westech non ha avuto un pacchetto di accoppiamento dyno che avrebbe funzionato con la nostra flexplate Milodon bilanciata;
  • Testate Hooker Super Competition con tubi primari da 1-3/4 pollici;
  • Testate aperte o un set verificabile di silenziatori a basso attrito.
  • Step By Step

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    Marvin insiste su un montaggio liscio, quello che lui chiama zero clearance fitment. Se devi usare qualsiasi forza, è troppo stretto. Se l’accoppiamento è lento e approssimativo, scoprite perché e correggetelo. Vesti le parti come necessario per ottenere una perfetta aderenza.

    Esaminate il fattore di attrito di ogni parte. Sapevate che c’è attrito nel funzionamento della molla della valvola? Marvin lo riduce al minimo lisciando i bordi ruvidi e rivestendo le molle con un lubrificante di grafite. Le molle a sinistra sono fuori dalla scatola. A destra ci sono le molle che sono state trattate per attrito.

    I test dinamici raramente avvengono in condizioni ideali, specialmente nel mezzo di una calda estate della California del Sud con temperature del deserto costiero che superano i 90 gradi. Le temperature nella nostra cella del dyno erano vicine ai 100 gradi con un’umidità molto bassa, che ha influenzato negativamente i nostri numeri di performance. Questo significa che il nostro Summit Racing/MCE Engines 331 Stealth stava ingerendo aria calda riscaldata ancora di più dal calore irradiato dal motore. Senza il velocity stack e la canalizzazione dell’aria fredda di cui avevamo bisogno, il nostro 331 assumeva aria calda soffocante da banco invece della temperatura di carica dell’aria fredda necessaria per la massima potenza.

    Marvin nota quanto sia importante la temperatura di ingresso per la potenza. Più fredda è la temperatura, più potenza farà un motore. Più la temperatura è calda, meno potenza farà. Secondo Marvin, ogni 10 gradi in più o in meno equivale all’1% di potenza in più o in meno. Raffredda la carica di aspirazione di 10 gradi e guadagna l’1% in cavalli e coppia. Raffredda di 20 gradi e guadagni il 2 per cento. Fate i conti: Questo è un cambiamento significativo.

    Una carica di aspirazione fredda aiuta il motore a fare più potenza perché abbiamo a che fare con aria più densa. Le molecole sono condensate e pronte per una rapida espansione quando entrano nella camera di combustione. Quando aggiungiamo umidità al mix, stiamo alimentando il motore con più ossigeno e più densità dell’aria attraverso microscopiche goccioline d’acqua. Che ci sia potenza.

    Ancora una volta, il fattore scivolamento è importante. Marvin ha rivestito le superfici e questi pezzi con grafite sintetica colloidale. Notate la scorrevolezza.

    Controllate tutte le parti nuove
    Solo perché è nuovo di zecca non significa che sia pronto per il servizio. Marvin avverte che ogni parte, incluso il blocco, deve essere controllato e corretto come necessario.

    Il nostro nuovo blocco Ford Racing Sportsman aveva bisogno di un lavoro di macchina per essere pronto per il servizio. I ponti erano 0,017 pollici fuori dal vero, il che significa che correvano in discesa su entrambi i lati di 0,017 pollici, inaccettabile per gli standard di chiunque. I ponti sono stati fresati e portati in specifica. I fori dei cilindri sono stati alesati 0,025 pollici, e poi levigati usando una piastra di coppia a 4,030 pollici, facendo i permessi per il corretto pistone-cilindro-muro clearance.

    Le guarnizioni del manicotto di aspirazione sono abbinate al porto per un flusso d’aria regolare. Il sigillante è usato super-sottile per tenerlo fuori dal refrigerante e solo nei passaggi del refrigerante.

    Marvin ha anche controllato l’alesaggio e l’ha fatto levigare secondo le specifiche.

    Il peso del pistone fuori dalla scatola dovrebbe essere entro 0,5 grammi prima del bilanciamento dinamico. I nostri erano distanti fino a 1,8 grammi. Questo è stato corretto con un lavoro di bilanciamento eccezionale da The Balance Shop.

    I rilievi della valvola del pistone sono stati pubblicizzati a 4cc per pistone. In realtà erano addirittura 5,4cc. Questo è il motivo per cui dovreste sempre controllare sia le camere di combustione che le corone dei pistoni durante la fase di mock-up della costruzione del motore.

    Questi sono solo alcuni esempi del perché dovreste controllare e correggere ogni parte prima del montaggio del motore. Se una parte non può essere portata entro le specifiche, dovrebbe essere scartata e sostituita con una parte adatta. Se questo sembra eccessivo e non necessario, ricordate che è sempre meno problematico e costoso correggere il problema ora piuttosto che affrontare un guasto al motore più tardi.

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    Pensi che le teste in ferro di fabbrica non fluiscano?
    Basta guardare cosa può fare il lavoro di porta CNC e qualche attento massaggio di PowerHeads e MCE Engines. Se pensate che le fusioni in ferro di fabbrica non siano sufficienti su un banco a flusso, date un’occhiata a questi numeri. C’è un miglioramento abbastanza drammatico nel flusso d’aria con un fine settimana di porting. È possibile risparmiare denaro facendo questo lavoro da soli, ma è meglio sapere cosa si sta facendo prima di prendere una smerigliatrice per le teste dei cilindri. È più facile permettere a PowerHeads di eseguire il porting CNC di questi ragazzi e spedirli pronti per il montaggio con guide delle valvole in bronzo massiccio, sedi delle valvole di scarico temprate e un set completo di valvole in acciaio inossidabile da 1,94/1,60 pollici. PowerHeads fornisce le molle della valvola e le guarnizioni appropriate. Per il nostro progetto, l’azienda ha fornito molle per valvole progettate per un albero a camme con alzata di 0,550 pollici.

    Potenza non viene solo da una camma calda, dal rapporto di compressione e dalla porta della testa del cilindro, ma anche dal sapere come programmare la curva di anticipo del distributore. Marvin curva il distributore MSD, che funziona a metà della velocità dell’albero motore, per un anticipo meccanico totale di 10 gradi a 2.800 giri. L’anticipo iniziale è di 16-18 gradi BTDC a 500 giri del motore. Marvin curva la fasatura iniziando a 16-18 gradi BTDC a 500 giri e avanzando a 36-38 gradi a 2.800 giri/min.

    Il seguente grafico illustra come Marvin ha curato il distributore MSD. Raddoppiate questi numeri per una precisione millimetrica. Sono in gradi del distributore, la metà dei gradi dell’albero motore. Da 2.800 rpm, dovremmo avere un programma aggressivo per massimizzare la coppia a basso regime.

    RPM motore 500 1.000 1,500 2,000 2,800 3,000 4,000 5,000 6,000 6,500
    Degrees BTDC 16-18 +2 +4 +7 +10 10 10 10 10 10 10

    La stanza del poligrafo
    Come si può vedere dal seguente grafico, il 331 Stealth ha un’ampia curva di coppia che arriva forte a 2.500 rpm, un enorme 350 lb-ft di coppia giù in basso, dove conta sulla strada. In realtà inizia a fare coppia intorno a 1.200 giri/min. Non scende mai sotto i 350 lb-ft di coppia, con un picco di 396 lb-ft a 4.000 giri. Capire che questo è il potere big-block in un ferro-testa, carburato small-block. Questo approccio alla confezione del motore renderà la vostra Mustang una nave razzo in sfide da semaforo a semaforo. Per una dragstrip del sabato sera, promette eccellenti tempi di 60 piedi finché la vostra Ford può agganciare, e voi sapete qualcosa di drag racing. Nel mondo reale delle corse a squadre, una Mustang classica adeguatamente confezionata può segnare tempi di 11-12 secondi per un quarto di miglio a 110-115 mph con un drag racer istruito al volante, lasciando il semaforo più velocemente del prossimo ragazzo.

    Con le condizioni migliorate il nostro 331 Stealth aveva bisogno di raggiungere il suo massimo potenziale, avrebbe fatto esplodere attraverso 400 lb-ft di coppia e fornito un solido 400 CV. Con una camma più calda, un collettore di aspirazione a singolo piano e una maggiore carburazione, si può contare su 500 CV e 500 lb-ft di coppia da questo pacchetto di potenza. Avete bisogno di una solida base per produrre 500/500: il manovellismo in acciaio 4340 e 4340 I-beam rotaie, pistoni forgiati Probe, e main-cap girdled Sportsman-block che Marvin specifica per farlo in modo sicuro. Con un blocco di serie, una manovella in ferro nodulare, canne pallinate per impieghi pesanti e pistoni ipereutettici, il vostro limite è 400/400.

    I seguenti numeri al dyno sono stati ottenuti con un albero a camme a rulli idraulici streetable di Comp Cams (numero di rettifica XE-264HR-12) attraverso marmitte Edelbrock. Immaginate cosa avremmo potuto fare in condizioni ideali e immaginate cosa potete fare seguendo questa ricetta.

    Che cosa costa tutta questa potenza?
    Ci sono due modi per costruire un 400/400 331ci small-block. Marvin ha optato per il modo più costoso con un manovellismo in acciaio 4340, bielle pesanti a I, pistoni forgiati e molta attenzione speciale ai dettagli da parte di MCE Engines. Il costo è di 12.500 dollari come costruito da MCE Engines.

    Se si vuole risparmiare su un motore come questo, fare molto del lavoro da soli. Se vi accontentate di 400/400 e non state progettando altra potenza, potete rinunciare al manovellismo in acciaio 4340, alle canne pesanti e ai pistoni forgiati. Questo abbatte il prezzo a 9.400 dollari. Se si fa la maggior parte di esso da soli, si può risparmiare ancora di più.

    Marvin sarà il primo a dirvi che un motore small-block ad alto numero di giri, a prova di proiettile, non è economico. Fare 400/400 con un budget modesto non è facile. Anche facendo la maggior parte di esso da soli, il minimo che ci si può aspettare di spendere è circa novemila dollari per un motore di questo tipo. Quando si tratta di motori, quelli che funzionano e durano non possono essere costruiti a buon mercato. Ci sono tutti i tipi di angoli per i cavalli con un budget, ma molto pochi di loro sono realistici. Costruire un motore sano implica tempo e denaro o cade a pezzi rapidamente.

    Marvin McAfee è il fondatore di Marvin’s Competition Engines (MCE) e dirige questo team di professionisti. A 72 anni, è stato un appassionato e metodico costruttore di motori e tecnico dell’aviazione per la maggior parte della sua vita.

    Team MCE
    L’eccellenza nella costruzione di motori non deriva sempre dalle capacità, dal talento e dall’esperienza di una sola persona, ma da un team di amici stretti che lavorano insieme su una passione che hanno condiviso per tutta la vita. Marvin McAfee, Benton Jackson, Ken Van Fleet e Fred Christian sono una macchina ben oliata da più di tre decenni. Ognuno pratica un’area di competenza che li rende imbattibili costruttori di motori e tuner.

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