Slagvolym, borrning och slag: vad siffrorna betyder

Slagvolymen följer direkt ur borrning, slag och antal cylindrar — men hur dessa mått fördelas avgör om motorn blir varvvillig eller drar tungt från botten.

Slagvolymen är kanske det första tal man läser om en motor, men den säger bara halva sanningen. Två motorer med exakt samma slagvolym kan bete sig helt olika beroende på hur volymen är fördelad mellan cylinderdiameter och kolvslag. Den här guiden går igenom formeln, vad det innebär att en motor är kort- eller långslagig, hur medelkolvhastigheten sätter en praktisk gräns för varvtalet och varför de tal som står på baklucksdekalen sällan är exakt sanna.

Formeln

Slagvolymen är summan av alla cylindrars svepta volym. Varje cylinder är en cylinderkropp med en viss diameter och en viss höjd, där höjden är kolvslaget:

V = pi x (D / 2)^2 x slag x antal cylindrar

Här är D borrningen, alltså cylinderns diameter, och slag är kolvens vandring från nedre till övre dödläge. Ett räkneexempel med en borrning på 81 millimeter, ett slag på 86 millimeter och fyra cylindrar ger pi gånger 40,5 i kvadrat gånger 86 gånger 4, vilket blir ungefär 1772 kubikcentimeter. Du kan räkna fram detta direkt i vår slagvolymkalkylator eller utgå från enskilda mått i vår kalkylator för borrning och slag.

Oversquare och undersquare

Förhållandet mellan borrning och slag delar in motorer i tre grova kategorier. En kortslagig motor, på engelska oversquare, har större borrning än slag. En långslagig motor, undersquare, har längre slag än borrning. När de två är lika stora kallas motorn kvadratisk, square.

  • Kortslagig (oversquare): stor cylinderdiameter, kort slag. Kolven hinner inte så långt per varv, vilket håller kolvhastigheten nere även vid höga varvtal. Sådana motorer är typiskt varvvilliga och toppeffektsinriktade.
  • Långslagig (undersquare): liten diameter, långt slag. Det långa slaget ger en lång hävarm på vevaxeln och därmed mycket vridmoment vid låga varv, men medelkolvhastigheten stiger snabbt med varvtalet och sätter ett tak.

Medelkolvhastighet

Ett avgörande men ofta förbisett mått är medelkolvhastigheten, alltså hur fort kolven i genomsnitt rör sig. Den beräknas som två gånger slaget gånger varvtalet, eftersom kolven går upp och ned en gång per motorvarv:

medelkolvhastighet = 2 x slag x varvtal

Med slaget i meter och varvtalet i varv per sekund får du hastigheten i meter per sekund. Det viktiga är att medelkolvhastigheten, snarare än varvtalet i sig, sätter den praktiska gränsen för hur högt en motor kan varva utan att slitaget och krafterna på vevstakar och lager blir ohanterliga. Hållbara serietillverkade motorer ligger ofta under runt 20 till 25 meter per sekund i medelkolvhastighet, medan racingmotorer kan gå högre. Det är därför en långslagig motor inte kan varva lika högt som en kortslagig: vid samma varvtal rör sig dess kolv längre och fortare.

Varvvillighet mot vridmoment

Geometrin ger alltså en grundläggande karaktärsskillnad. Den kortslagiga motorn kan varva högt, och eftersom effekt är vridmoment gånger varvtal kan den nå hög toppeffekt även med måttligt vridmoment, bara den får snurra fritt. Den är typisk för sportmotorcyklar och varvvilliga sportbilsmotorer.

Den långslagiga motorn ger i stället ett kraftigt vridmoment lågt ner i registret tack vare den långa hävarmen, men taket för varvtalet kommer tidigt. Den känns dragstark och avslappnad men når sällan samma toppeffekt. Diesel- och nyttofordonsmotorer är ofta långslagiga av just detta skäl. Hur vridmoment och effekt hänger ihop kan du utforska i vår kalkylator för vridmoment och effekt.

Varför modellnamn avrundar

Bilars modellbeteckningar anger nästan alltid en avrundad slagvolym, inte det exakta värdet. En motor som enligt formeln ger 1772 kubikcentimeter marknadsförs gärna som en 1,8, eftersom 1772 ligger nära 1800 och en rund siffra är lättare att kommunicera. På samma sätt blir en 1984-kubikare en 2,0 och en 2967-kubikare ofta en 3,0.

Avrundningen sker eftersom borrning och slag väljs utifrån tekniska och produktionsmässiga skäl, inte för att träffa ett jämnt liter-tal. Det förklarar varför två bilar med samma namn på bakluckan kan ha aningen olika faktisk slagvolym, och varför den uppmätta volymen sällan är exakt det modellnamnet antyder. Vill du veta den verkliga volymen får du räkna ur borrning, slag och cylinderantal i stället för att lita på dekalen. Den volymetriska fyllnadsgraden, som beskriver hur väl cylindern faktiskt fylls, hittar du i vår kalkylator för volymetrisk verkningsgrad.

Varför borrning och slag väljs som de gör

Konstruktören står alltid inför en avvägning när slagvolymen ska fördelas mellan borrning och slag. En stor borrning ger plats för större ventiler, vilket förbättrar gasväxlingen vid höga varvtal och bidrar till hög toppeffekt. Ett långt slag ger i stället bra vridmoment lågt ner och en kompaktare motor sett uppifrån, men kräver ett högre motorblock. Däremot tar en mycket bred motor mer plats på längden och blir tyngre i topplocket, så varje val har både en prestandasida och en förpackningssida.

I praktiken styrs valet också av motorfamiljens behov. Tillverkare bygger gärna flera slagvolymer på samma grundmotor genom att behålla borrningen och bara ändra slaget, eller tvärtom. Det håller nere kostnaderna eftersom block, topplock och tillverkningslinjer kan delas mellan modeller. Just därför kan två slagvolymer i samma motorfamilj ha helt olika karaktär trots gemensamt ursprung, beroende på om det är borrningen eller slaget som växer mellan varianterna.

Slagets inverkan på motorhöjd och vikt

Slaget påverkar mer än bara karaktären. Ett längre slag innebär att kolven rör sig en längre sträcka, vilket kräver ett högre motorblock och längre vevstakar. Det gör motorn fysiskt större och ofta tyngre, samtidigt som den högre tyngdpunkten kan vara en nackdel i en sportbil. En kortslagig motor kan byggas lägre och plattare, vilket både sänker tyngdpunkten och underlättar när motorn ska tryckas in under en låg motorhuv.

Det är en av flera anledningar till att renodlade prestandamotorer ofta är kortslagiga, medan motorer för drag och lastbarhet tenderar åt det långslagiga hållet. Avvägningen handlar alltså inte bara om var på varvtalsskalan kraften kommer, utan också om hur motorn får plats och hur den påverkar bilens balans. Hur den slutliga kraften sedan översätts till hjulen beror på utväxlingen, som du kan räkna på i vår utväxlingskalkylator.

Sammanfattning

Slagvolymen är pi gånger borrningsradien i kvadrat gånger slaget gånger antal cylindrar. Förhållandet mellan borrning och slag avgör om motorn blir kortslagig och varvvillig eller långslagig och dragstark, och medelkolvhastigheten sätter en praktisk gräns för varvtalet. Borrning och slag väljs utifrån både prestanda och förpackning, och slaget påverkar dessutom motorns höjd och vikt. Modellnamnen avrundar volymen till ett jämnt liter-tal, så den verkliga slagvolymen får du fram genom att räkna ur de faktiska måtten.

Vanliga frågor

Hur räknar jag ut slagvolymen?
Använd V = pi x (D/2)^2 x slag x antal cylindrar, med borrning D och slag i samma längdenhet. Med 81 mm borrning, 86 mm slag och fyra cylindrar får du ungefär 1772 kubikcentimeter.
Vad är skillnaden mellan kortslagig och långslagig?
En kortslagig motor har större borrning än slag och kan varva högt med hög toppeffekt. En långslagig har längre slag än borrning och ger mer vridmoment lågt ner men varvar lägre.
Vad används medelkolvhastigheten till?
Den beräknas som 2 x slag x varvtal och sätter den praktiska gränsen för hur högt en motor kan varva, eftersom krafterna på kolv och vevstakar växer med kolvhastigheten snarare än med varvtalet ensamt.
Varför stämmer inte slagvolymen med modellnamnet?
Modellnamn avrundas till ett jämnt liter-tal av marknadsskäl. En motor på 1772 kubikcentimeter säljs som en 1,8 trots att den verkliga volymen ligger en bit från 1800.