Hemi-motoren in tractorpulling nog steeds kampioensmateriaal

We praten met Hemi-goeroe Ted Berris over de ontwikkeling van deze motor, en de reden dat deze zo succesvol werd. Ted neemt ons mee terug in de tijd, naar 1951, en vertelt: De Hemi-motor vindt zijn oorsprong in Amerikaanse muscle cars van eind jaren vijftig. Deze auto’s worden gebruikt voor Nascar-racing en illegale straatraces. Tussen al het Chevrolet- en Ford-geweld komt Chrysler in 1951 met de eerste V8-motor met hemisferische (bolvormige) verbrandingskamers. Hierin staan de inlaatklep en uitlaatklep onder een hoek ten opzichte van elkaar, waardoor ze groter kunnen zijn. Bij grotere kleppen passen grotere kanalen, waardoor zo’n motor een veel betere vulling van de verbrandingskamers heeft.

Lees verder onder de foto

De stoterstangen steken tussen de klepstelen door naar boven. De rode brug verbindt beide tuimelaarassen voor meer stabiliteit. De tuimelaars zijn groot en dus zwaar.

De eerste generatie Chrysler Hemi is echter veel te duur voor productie, en wordt in 1958 vervangen door een nieuwe V8 met conventionele cilinderkoppen. Toch komt Chrysler in 1964 weer met een Hemi-variant van deze motor. Hij biedt die in 1966 aan als optie in personenwagens. De Hemi is daarmee legaal voor Nascar-racing.

Begin jaren zeventig giet Keith Black de eerste aluminium varianten. Keith negentig dé leverancier van Hemi-racemotoren. Halverwege de jaren tachtig tot halverwege de jaren negentig komt ook Joe Pisano met zijn JP-1 en JP-2 varianten. Daarna zijn het Brad Anderson en Allan Johnson die de markt voor dragracemotoren domineren, besluit Ted zijn samenvatting.

Lees verder onder de foto

Contragewichten aan de krukas zijn niet genoeg om de zware drijfstang en krukas te compenseren. Daarom zitten er in het contragewicht proppen van een zware metaallegering. Ook is de kruktap hol.

Afgeleid van productiemotor

In het dragracereglement van raceorganisatie NHRA in de VS staat dat dragracemotoren afgeleid moeten zijn van productiemotoren. Daarmee liggen een aantal basiskeuzes van het ontwerp vast. Een van de voorwaarden is dat er een originele krukas in het blok moet passen, dus de hartafstand tussen de cilinders ligt vast. Ook de verplichting van een onderliggende nokkenas met stoterstangen en tuimelaars komt uit dit reglement. Welke ontwikkeling heeft de Hemi binnen deze beperkingen doorgemaakt?

Lees verder onder kader

Gefreesd uit massief blok

Om de cilinderinhoud te vergroten, komen de tall-deckvarianten op de markt. Ze hebben een grotere afstand van hart krukas tot bovenkant blok, voor een grotere slag. Maar bij een grotere slag raken de drijfstangen de nokkenas, die centraal in de vallei tussen beide cilinderbanken ligt. Daarom wordt de nokkenas omhoog geplaatst, de raised cam. De verbrandingsdruk boven de zuigers loopt zo hoog op dat de complete krukas naar beneden wordt geduwd. Om te voorkomen dat die op de baan komt te liggen, krijgen de hoofdlagerkappen twee extra bouten per zijkant (die de kap met het blok verbindt): de six main bolts-uitvoeringen.

Lees verder onder de foto

De binnenkant van een Ken Veney-cilinderkop. Duidelijk zijn de bolvormige verbrandingskamer en de onder een hoek geplaatste in- en uitlaatpoort zichtbaar.

Na de eerste gegoten aluminium onderblokken komt Brad Anderson met gesmede aluminium varianten. De laatste jaren maken bedrijven als Brad Anderson en Allan Johnson alleen nog maar onderblokken die ze uit één massief stuk gesmeed aluminium frezen, de zogenaamde billetblokken.

Met of zonder koelwater

Bedrijven als Veney en Noonan produceren de cilinderkoppen. Ze frezen die, net als het onderblok, uit massief aluminium. De koppen zijn in veel variaties verkrijgbaar; met of zonder koelwaterkanalen, en er is verschil tussen een methanol-cilinderkop en een top-fuel-cilinderkop. Laatstgenoemde is speciaal voor nitromethaan ontworpen, de brandstof waar de top-fuel-dragsters op rijden. Deze brandstof is verboden in tractorpulling.

Lees verder onder de foto

De bijpassende zuigers hebben een bolle vorm. De middelste zuiger is lager en daarmee lichter, geschikt voor meer toeren. Deze past bij de modernste versie van de cilinderkop.

Om voldoende compressie te krijgen in de bolvormige verbrandingskamer heeft ook de zuiger een bolle bovenkant. Daardoor is hij zwaar, wat grote krachten opwekt bij hoge toerentallen. De nieuwste ontwikkelingen hebben daarom lagere zuigers. De verbrandingskamer wordt hierop aangepast en is dan een beetje minder ‘hemi’.

Zoals gezegd wordt nog steeds gewerkt met stoterstangen en tuimelaars. Vanwege gewicht en massatraagheid vormen die een grote belasting voor de klepveren. Deze moeten niet alleen de klep sluiten, maar ook de tuimelaar, stoterstang en nokvolger terugduwen naar de oorspronkelijke positie. De klepopstelling bij een Hemi maakt de kleppentrein duur en ingewikkeld, met dubbele tuimelaarassen en grote (zware) tuimelaars. Extra verstevigingsbruggen vangen hier de krachten op.

Lees verder onder de foto

Het onderblok van een Hemi-wordt tegenwoordig uit een massief blok gesmeed aluminium gefreesd. Dit is duidelijk te herkennen aan de ribbels die de frees op het oppervlak achterlaat.

Mechanische drukvulling

Turbo’s kom je op een Hemi nauwelijks tegen. Voor drukvulling staat boven op de motor een blower. Dit is een lobbencompressor, oorspronkelijk afkomstig van een Detroit-tweetakt diesel. Lucht gaat de blower binnen via de scoop, de luchtinlaat die boven op de blower staat. Vaak voorzien van drie gaskleppen, maar twee of vier komt ook voor.

Door het verbeteren van de cilinderkoppen groeide de hoeveelheid lucht die de motor in gaat. De blower werd al snel aan de kleine kant. Een hoger toerental van de blower warmt de verse inlaatlucht meer op, dus is het beter om een grotere blower te monteren dan een hoger toerental te draaien. Al snel hebben bedrijven als SSI en DMPE zich hierin gespecialiseerd. Blowers krijgen lobben die meer gedraaid of ‘gewokkeld’ zijn (hi-helix), en de afdichting is steeds beter. Blowers blazen lucht tegenwoordig met circa 3 bar in het inlaatspruitstuk. Door de gedraaide vorm van de lobben verlaat de lucht de blower aan de voorkant. Om toch gelijke vulling van alle cilinders te krijgen, staat de blower achter op de V8. De aandrijving is naar voren verlengd, inclusief extra steunlager. De aandrijving vraagt zoveel kracht dat een inlegspie op de neus van de krukas allang niet meer voldoende is. De poelie zit tegenwoordig met spiebanen bevestigd.

Kampioensmateriaal

De motoren die ze tegenwoordig bij Nascar gebruiken zijn een stuk kleiner, en al lang niet meer gebaseerd op deze Hemi. Ook de Hemi die momenteel in de Dodge Ram pick-up ligt heeft niets meer met de ‘race-Hemi’ van doen. Maar in dragracing en tractorpulling is de motor nog steeds kampioensmateriaal. De Hemi maakt in tractorpulling tegenwoordig 2.500 à 3.000 pk, en is de enige high-performancemotor die wordt gebouwd met maar één doel: racen! Alle overige motoren komen uit andere toepassingen en worden naderhand aangepast voor tractorpulling. Daarmee heeft de Hemi een grote voorsprong, en de ontwikkeling blijft doorgaan.