Optimierung von Kreidler Motoren - oft wird danach gefragt, hier nun Analysen und Grundlagen zur erfolgreichen Optmierung. Motorenoptimierung ist nicht einfach ein wenig feilen hier und da , es ist Konstuktion, Feinarbeit und viel Ausdauer. Wir werden auf den folgenden Seiten nicht einfach nur fertige Konzepte anbieten, sondern uns mit den theoretischen Grundlagen beschäftigen.
Vorraussetzung für erfolgreiches Optimieren von Motoren sind:
- handwerkliches Geschick
- passendes Werkzeug
- Grundkenntnisse des Zweitaktmotors
- physikalisches Verständnis
- genaues und sauberes Arbeiten
Hinweis: Durch Veränderungen an Kraftfahrzeugen, die für
den Straßenverkehr bestimmt sind, erlischt die Allgemeine
Betriebserlaubnis. Eine Verwendung im Straßenverkehr ist danach verboten
und strafbar. - Eventuell entstehende - mittelbare oder unmittelbare,
verschuldete oder unverschuldete - Schäden oder andersartige Nachteile,
die Aufgrund von Äußerungen aus dieser Internetseite, besonders
der Rubrik "Tuning", entstanden sind, berechtigen nicht zu irgendwelchen
Ansprüchen gegenüber dem Betreiber dieser Internet-Seite oder dem
Autor des betreffenden Artikels, insbesondere nicht zu
Schadensersatzansprüchen.
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Folgende Nachteile können bei sehr hohen Leistungssteigerungen
auftauchen:
Durch höheren Verschleiß Standfestigkeit und Lebensdauer,
Geräuschentwicklung (Resonanzauspuff), Startfreudigkeit,
ungleichmäßiger Drehmomentverlauf (Leistungslöcher).
Für alle, die sich intensiv mit dem Thema Motorenoptimierung
beschäftigen möchten, ist folgendes Buch erhältlich:
Fangen wir mit einer kleinen Einleitung an, um mit den theoretischen Grundlagen
vertraut zu machen.
Leistung (N) = Kraft( P) x Geschwindigkeit (v)
wobei Kraft durch das Drehmoment und Geschwindigkeit durch die Drehzahl definiert
wird. Das Formelzeichen N steht für PS, heute KW ( 1PS = 0,7355 KW)
Leistung (N) = Drehmoment (Md) x Drehzahl (n)
Wie man sieht, um die Leistung zu steigern, muss nun entweder die Drehzahl
oder das Drehmoment angehoben werden. Oder noch besser, beides, was aber
nur in einem bestimmten Verhältnis zueinander möglich ist.
Fangen wir mit dem Drehmoment an. Was ist das eigentlich?
Das Drehmoment ist die Arbeitsleistung des Motors, also die Kraft, mit der
das verbrennende Gemisch den Kolben nach unten drückt. Sie ist
abhängig von der Nutzleistung Ne (Leistung abzüglich Reibungsverluste)
und der Drehzahl n.
Und die Drehzahl ist die Kurbelwellenumdrehung pro Minute.
Und nun kommen wir zum Hautthema, der Optimierung. Wie gestalte man die
Verbrennung effektiver? Dazu muß also der Füllungsgrad verbessert
werden, also dem Motor mehr verbrennbares Gemisch zugeführt werden.
Leider wird der Gaswechsel, also der Austausch von Frisch- und Altgas beim
Zweitakter ausschließlich durch Druckunterschiede bestimmt.
Also muß die Füllung erhöht werden! Möglichst viel Gemisch
muß zur Verbrennung gelangen. Dazu werden die Kanäle erweiternt,
der Querschnitt vergrößert um mehr Gemisch zu befördern.
Über den Vergaser, dem Ansaugstutzen, und dem Einlaßkanal im Zylinder
wird verbrennbares Gemisch in den Kurbelraum befördert. Der Kolben steuert
hierbei durch seine Auf- und Abbewegung die Öffnungszeit.
Welche Komponenten können optimiert werden ?
Der Einlaßkanal
Eine Erweiterung der Schlitzes nach unten hat zur Folge, dass der Kolben
den Schlitz früher freigibt und später verschließt, also
eine Verlängerung des Steuerwinkels und so mehr Füllung des
Kurbelraumes. Eine Verbreiterung des Einlasschlitzes hat keine Auswirkung
auf den Steuerwinkel, vergrößert aber den Querschnitt und so auch
die Füllung.
Dabei
sollte die Schlitzbreite aber nicht 75% - 80% der Zylinderbohrung
überschreiten. Sollten der untere Kolbenring über den
Einlaßschlitz laufen, darf die Schlitzbreite nicht mehr wie 60 % der
Zylinderbohrung überschreiten um ein Einfedern der Kolbenringe zu vermeiden.
Eine Erweiterung des Einlasschlitzes nach oben vergrößert den
Querschnitt nur dann, wenn die Unterkante des Kolbenhemdes die Schlitzoberseite
noch freigibt, besser ist es aber, wenn das Kolbenhemd den Schlitz noch etwas
überläuft (sh. Abb.), um den Einlaßschlitz für einen
Teil der Öffnunszeit vollständig freizugeben und die
strömungsungünstige Kolbenkante aus dem Strömungsbereich kommt.
Der Auslaßkanal
Mit dem Auslaßkanal sollen die Altgase möglichst schnell aus dem
Brennraum gebracht werden, dazu kann der Auslaßkanal nach unten (UT)
bis zur Kolbenoberkante vergrößert werden
und nach
oben, wobei bedacht werden muss, das ein Erweitern des Auslaßkanals
in Richtung OT die Zeit begrenzt, die der Gasdruck auf dem Kolben wirken
kann. Also wird der Auslaßkanal verbreitert. Ab einer bestimmten
Kanalbreite, ca. 60% der Zylinderbohrung, neigen die Kolbenringe aber dazu,
an der Kanalkante hängenzubleiben und in den Kanal einzufedern (
Totalschaden). Dem kann duch große Radien an den Kanalecken und durch
Anfasen der Kanalkanten entgegengewirkt werden. Aber bei max. 65 % der
Zylinderbohrung ist auch hiermit nichts mehr zu erreichen. Weiter kann der
Querschnitt nur durch zusätzliche Kanäle verbreitert werden, die
dann in den unteren Bereich des Auslaßkanales münden.
Die Überstömkanäle
Was machen die Hauptüberstömkanäle eigentlich, und wie
können sie verändert werden? Arbeiten an den
Überstömkanälen sind handwerklich schwierig, weil sie nur
schlecht zugängig sind und ihre Form für díe Motorleistung
von entscheidener Wichtigkeit ist. Die Hauptüberstömkanäle
befördern Frischgas aus dem Kurbelraum in den Brennraum, folgend
Spülvorgang genannt. Dieser Spülvorgang ist sehr kompliziert und
es gibt nur wenig Möglichkeiten hier etwas zu verändern. Der Kreidler
Motor arbeitet nach dem Prinzip Schnürle
Umkehrspülung.
Bei diesem Vorgang wird das Frischgas erst in zwei
gebündelten Strahlen über den Kolbenboden auf die dem Auslaß
gegenüberliegende Zylinderwand geleitet, wo beide Strahle gleichzeitig
und mit gleicher Intensität eintreffen. So wird erreicht, das die Strahle
nicht zerlaufen können, sondern sich gegenseitig stützen und eine
feste Gasfront bilden um die Altgase aus dem Verbrennungsraum zu drängen.
Veränderungen an den Hauptüberstömkanälen beschränken
sich also auf Veränderung der Steuerzeit durch Anheben des ganzen Zylinders
mittels unterlegen einer Distanzscheibe und durch Vergrößern des
Kanals im Kurbelraumbereiches. Dabei sollte der Kanal "trichterförmig"
zum Zylinder hin verengend ausgearbeitet werden. Wichtig sind bei den
Überstömkanälen auch die Stömungswiederstände, die
Kanäle sollten eine glatte Oberfläche haben, polierte Kanäle
sind nicht unbedingt notwendig, das Polieren der Kanäle ist sehr viel
Arbeit und ein Erweitern der Kanäle um ca. 150% ist effektiver.
Die Vorverdichtung erhöhen?
Bei Kreidler Motoren ist es relativ leicht möglich,
Kurbelgehäusetotraum zu beseitigen. Dies hat den Vorteil, das dadurch
der
Wirkungsgrad
des Spülvorganges angehoben wird aber auch den Nachteil, dass weniger
Frischgas in das nun kleinere Gehäuse passt, was zwar durch den
höheren Druck ausgeglichen wird, aber bei Motoren ingesamt sehr wenig
Leistungsgewinn bringt. Wenn nun der Totraum beseitigt wird, füllt man
den Raum zwischen Kurbelwellenlager und Simmerring mit passenden Zwischenringen
aus ( sh. Abb.)
Änderungen am Kolben
Alle Änderungen, die am Kolben durchgeführt werden können,
beschränken sich auf das Kolbenhemd.
Nun
übernimmt die untere Kolbenkante die Steuerung des Einlaßschlitzes
und der Überstömkanäle, also kann auch hier Einfluß
auf den Steuerwinkel genommen werden. Das Kolbenhemd sollte den
Einlaßschlitz wie oben bereits erklärt um ca 15% der
Schlitzfläche überlaufen. Das heißt: Bei Kolben kürzt
man das Hemd im Bereich Einlaß nur, um ein Überlaufen des
Einlaßschlitzes um ca. 15 % sicherzustellen. Anders sieht es da
schon bei den Überstömern aus, hier kann man Einfluß auf
Öffnugszeit der Kanäle nehmen, indem die Kolbenhemdaussparrungen
bis zum Bolzen herunterfeilen. ( sh. Abb.)
Der Kolbenbolzen
Der Kolbenbolzen ist das Verbindungsstück zwischen Kolben und Pleuelstange.
Seine
schnelle Hin-und Herbewegung mit dem Kolben zusammen verlangt nach geringer
Masse, das sonst die Beschleunigungskräfte zu groß würden.
Dem kann man entgegenwirken, indem der Kolbenbolzen erleichtert wird. Da
die Kolbenbolzen aus dem Einsatzstahl Ck 15 gefertigt sind und eine hohe
Randschichthärte haben, ist ein konisches Aufbohren nur mittels Drehbank
zu realisieren und entsprechend aufwendig.
Die Verdichtung
Da bei höher verdichtetem Gemisch auch die Temperatur des gezündeten Gases zunimmt, wird der Wirkungsgrad verbessert. Leider kann die Verdichtung nur bis zu einem gewissem Punkt erhöht werden. Einerseits würde der Spitzendruck derart zunehmen, dass der Motor einfach zerreißen würde, anderseits würden derart hohe Temperaturen auftreten, das wir ein Schmelzen befürchten müssten. Für unsere Motoren ist ein max. Wert von 12:1 zulässig.
siehe auch :
Der Zweitakter
siehe auch :
Die Resonanzschwingung
siehe auch :
Umkehrspülung