Vorverdichtung - Grundlagenforschung

[GSFFreund]

Hallo!

Wie schon erwähnt bin ich ja neu im Vespa/Lambretta Bereich. Nun bin ich schon einige male auf Aussagen gestoßen das bei euch für unglückliche Drehmomentverläufe, ja sogar Minderleistung die Vorverdichtung als verdächtige gilt.

Bisher habe ich oft 50ccm Simsonmotoren frisiert, teils als Plattendrehschieber umgebaut, MZ und Jawa Motoren sowie einen Kettensägenmotor für mein Pocketbike. Simson besitzt Serie ein Vorverdcihtungs Verhältnis vom Faktor 4. Bei MZ und Jawa Streut es auch zwischen 3,5 und 4,5. Allesamt also eher mau. Im Drehschieber verwendete ich eine völlig andere KW, kürzeres Pleuel und verdrängringe, sowie einen Kolben mit sehr niedrigem Kompressionsmaß (unter 20mm). so erreichte ich eine Vorverdichtung welche Richtung Faktor 3 ging. Die Kettensägenmotoren besitzen ja sehr kleine Hubscheiben, so ca 50mm Durchmesser, und sind mit um die 32mm recht Kurzhubig. Dort hatte ich damals einen anderen Zylinder verbaut, mit dem ich 80ccm erreichte. Die Vorverdichtung änderte sich hin zu einem Faktor von 2.

Grundlegend war ich immer der Ansicht, der maximal erreichbare Füllungsgrad des Kurbelgehäuses - und damit in abhängigkeit von Spülgestaltung und Auspuffeinfluss ja auch die Grundlage für die maximal mögliche Zylinderfüllung verhalten sich proportional zum Unterdruck welcher bei Einlassöffnen im Kurbelgehäuse anliegt. Somit wenig Totraum = potentiell hohe Füllung, viel Drehmoment. Das der Drehzahlbereich in ähnlichem Verhältnis schrumpft wie die Vorverdichtung erhöht wird ist klar, das Masse - Feder System Ansaugleitung - Kurbelgehäuse wird hier sichtbar. Dennoch wurde ich bei meinen versuchen für das minimieren des Totraumes belohnt, nach anfänglichen abstimmungsproblemen welche auf eine falsche Auspuffgestaltung zurückgingen, war das Pocketbike kaum fahrbar - im positiven Sinne. Da man direkt über der Hinterachse sitzt, konnt man nur sehr langsam gas geben, andernfalls wollte es so wehemennt nach vorn schieben das sich sofort das Vorderrad gehoben hat. Auch der Simson Drehschieber glänzte mit Bandbreite von Beginn an. Auch bei MZ und Jawa haben Hubscheibenreduzierungen nicht nur spürbar verbessertes ansprechverhalten sondern auch drehmomentplus bewirkt.

An deren stelle schiebe ich dies jedoch auf die recht geringen Auspuffvolumina durch die Resonanzauspüffe in originaloptik, bei denen lediglich ein stärkerer Krümmerdurchlass sowie ein eingesetzter Gegenkonus arbeitet. Rechnerisch sind diese Anlagen alle viel zu klein.

Da sehe ich jetzt den Ansatz. Bei euren Motoren mit gern mal 200cm³ + x und den ohnehin schon sehr kleinen Hubscheibendurchmessern von um die 90-95mm ergeben sich natürlich sehr schnell VVD welche schätzungsweise im bereich von 2,5 liegen könnten? Dazu die recht großvolumigen Resonanzauspuffanlagen welche Verwendet werden. Wird jetzt zusätzlich auf Totraumvernichtung hingearbeitet, verschmälert sich der Einlassseitige Füllungsverlauf immer mehr, inklusive ausgeprägterem Minimum vor Bandbeginn.

Ist dies der Ansatz auf welchen ihr hinaus wollt? Welche Vorverdichtungsverhältnisse sehr ihr als Grenzwertig bzw optimal an, einmal im Hinblick auf einen Tourentauglichen, sowie auf einen Hochleistungsmotor?

Frohes diskuttieren.

MfG Thomas

[Teenager PX]

Ich kann Die leider nicht zu 100 Prozent folgen und von daher auch leider nicht helfen.

Aber OT:

Der gute Herr BFC wird wohl die Hände über dem Kopf zusammenschlagen, wenn er das hier liest (seiner neuen Signatur nach zu urteilen zumindest)

[ske1406]

Hallo!

Wie schon erwähnt bin ich ja neu im Vespa/Lambretta Bereich. Nun bin ich schon einige male auf Aussagen gestoßen das bei euch für unglückliche Drehmomentverläufe, ja sogar Minderleistung die Vorverdichtung als verdächtige gilt.

Bisher habe ich oft 50ccm Simsonmotoren frisiert, teils als Plattendrehschieber umgebaut, MZ und Jawa Motoren sowie einen Kettensägenmotor für mein Pocketbike. Simson besitzt Serie ein Vorverdcihtungs Verhältnis vom Faktor 4. Bei MZ und Jawa Streut es auch zwischen 3,5 und 4,5. Allesamt also eher mau. Im Drehschieber verwendete ich eine völlig andere KW, kürzeres Pleuel und verdrängringe, sowie einen Kolben mit sehr niedrigem Kompressionsmaß (unter 20mm). so erreichte ich eine Vorverdichtung welche Richtung Faktor 3 ging. Die Kettensägenmotoren besitzen ja sehr kleine Hubscheiben, so ca 50mm Durchmesser, und sind mit um die 32mm recht Kurzhubig. Dort hatte ich damals einen anderen Zylinder verbaut, mit dem ich 80ccm erreichte. Die Vorverdichtung änderte sich hin zu einem Faktor von 2.

Grundlegend war ich immer der Ansicht, der maximal erreichbare Füllungsgrad des Kurbelgehäuses - und damit in abhängigkeit von Spülgestaltung und Auspuffeinfluss ja auch die Grundlage für die maximal mögliche Zylinderfüllung verhalten sich proportional zum Unterdruck welcher bei Einlassöffnen im Kurbelgehäuse anliegt. Somit wenig Totraum = potentiell hohe Füllung, viel Drehmoment. Das der Drehzahlbereich in ähnlichem Verhältnis schrumpft wie die Vorverdichtung erhöht wird ist klar, das Masse - Feder System Ansaugleitung - Kurbelgehäuse wird hier sichtbar. Dennoch wurde ich bei meinen versuchen für das minimieren des Totraumes belohnt, nach anfänglichen abstimmungsproblemen welche auf eine falsche Auspuffgestaltung zurückgingen, war das Pocketbike kaum fahrbar - im positiven Sinne. Da man direkt über der Hinterachse sitzt, konnt man nur sehr langsam gas geben, andernfalls wollte es so wehemennt nach vorn schieben das sich sofort das Vorderrad gehoben hat. Auch der Simson Drehschieber glänzte mit Bandbreite von Beginn an. Auch bei MZ und Jawa haben Hubscheibenreduzierungen nicht nur spürbar verbessertes ansprechverhalten sondern auch drehmomentplus bewirkt.

An deren stelle schiebe ich dies jedoch auf die recht geringen Auspuffvolumina durch die Resonanzauspüffe in originaloptik, bei denen lediglich ein stärkerer Krümmerdurchlass sowie ein eingesetzter Gegenkonus arbeitet. Rechnerisch sind diese Anlagen alle viel zu klein.

Da sehe ich jetzt den Ansatz. Bei euren Motoren mit gern mal 200cm³ + x und den ohnehin schon sehr kleinen Hubscheibendurchmessern von um die 90-95mm ergeben sich natürlich sehr schnell VVD welche schätzungsweise im bereich von 2,5 liegen könnten? Dazu die recht großvolumigen Resonanzauspuffanlagen welche Verwendet werden. Wird jetzt zusätzlich auf Totraumvernichtung hingearbeitet, verschmälert sich der Einlassseitige Füllungsverlauf immer mehr, inklusive ausgeprägterem Minimum vor Bandbeginn.

Ist dies der Ansatz auf welchen ihr hinaus wollt? Welche Vorverdichtungsverhältnisse sehr ihr als Grenzwertig bzw optimal an, einmal im Hinblick auf einen Tourentauglichen, sowie auf einen Hochleistungsmotor?

Frohes diskuttieren.

MfG Thomas

Hi,

Ich finde dieses Thema super..

Kannst du mir sagen wie sich dieser Faktor errechnet?

Anscheinend ist dir das Kurbelgehäuse der vespa ja bekannt.

Bei einem Hubraum von ca 200ccm, was wäre den der ideale Faktor für maximales Drehmoment?

Inwieweit spielt die Bearbei´tung der Kuwe und des Restvolumens im Kurbelgehäuse eine Rolle?

Kann man das eigentlich errechnen oder sind das Werte die man kennt.

Spielt es eine Rolle ob man auf Drehschieber oder Membraneinlass fährt..?

Ich weiß, sind jetzt viele Fragen, aber ich hab mich schon öfter mit Tunern unterhalten und die sagen alle, dass es unter gewissen Umständen Minusleistung bringen kann wenn man den Hubraum zugunsten verminderter Vorverdichtung vergrößert.

Ich hoffe du hast noch ein paar Anregungen für mich über..

LG SKE

[GSFFreund]

Hallo,

der Vergaserfaktor gibt an wiviel cm² Vergaserfläche im Verhältnis zu 100cm³ Hubraum stehen. Also angenommen du fährst einen 28mm Vergaser an 172cm³. Die Fläche des vergasers wäre 1,4²*PI=6,15cm². Da wir aber 172 und nicht 100cm³ haben teilt man diesen Wert durch 1,72. Ergebnis 3,58. Diesen Vergaserfaktor kann man nutzen um bei Vergleichbaren Parametern wie Ansaugweglänge und Vorverdichtung Grenzwerte zu ermitteln, bzw Charakter einzuschätzen.

Direkt kennen tu ich die Vespa Motoren nicht, hab nur 2 PX200 KW`s liegen. Glaub mich zu erinnern das der Hubscheibendurchmesser so irgendwas zwischen 95 und 90mm ist, und um die 40mm breit. Die Vespa Vorverdichtungswerte waren nur geschätzt, kann mich da voll vertun.

Die Vorverdichtung bzw ihr Verhältnis ist das des Kurbelgehäusevolumens zum Hubvolumen. Gerade um die Grenzwertige Faktoren geht es mir ja. Bei meinen alten Motoren bin ich bisher nie in solcher Bereiche gekommen welche sich bei den aktuellen Motoren ergeben könnten, Richtung 2,5-3. Da diese meiner Ansicht nach aber bei den 211er, 220er oder noch mehr Motoren hier in verbindung mit den kleinen Wellen möglich sein könnten, wollte ich mich mal nach euren Erfahrungen in dieser Hinsicht erkundigen.

MfG Thomas

[Angeldust]

Grundsätzlich zu deinen Ergebnissen:

Du hast mit der Änderung der Vorverdichtung nur die Drehzahl des Füllungsmaximum verschoben.

Je höher die Vorverdichtung, je größer der Vergaser desto weiter oben im Drehzahlbereich liegt auch die unterstützende Wirkung des Einlaßsystems.

Meist wird da zuviel des guten getan und die maximal unterstützende Wirkung liegt in einem bereich in die der Motor überhaupt nicht mehr hineingelangt.

Warum dabei bei vielen Motore trotzdem ein aha-effekt eintritt, sprich eine spürbar bessere beschleunigung hängt mit dem Sinusverlauf der unterstützenden Gassäule zusammen.

Diese kennt eben nicht nur ein einziges Füllungsmaximum sondern (z.B. bei halber Resonanzdrehzahl des Einlasssystems) nochmal einen zweiten, schwächer ausgeprägten peak.

Wird dieser durch die Vorverdichtungserhöhung nach oben verschoben hast du deine gute Beschleunigung.

Als Beispiel:

Resodrehzahl des Einlasses vor Tuning: 5000U/min (halbe unterstützende Reso also bei 2500U/min)

Resodrehzahl des Einlasses nach dem Tuning: 9000U/min (halbe unterstützende Reso also bei 4500U/min)

Wie man sieht wäre im ersten Beispiel die unterstützende Wirkung bei einer zu niedrigen Drehzahl, noch weit vor Resoeinsatz des Auspuffes.

Nach der Vorverdichtungserhöhung liegt der unterstützende Bereich aber aufeinmal in einem sehr brauchbaren Bereich.

Unberücksichtigt sind dabei natürlich die Spül&Brennvorgänge im Zylinder selbst die durch eine Vorverdichtungserhöhung verändert werden.

Gerade die erhöhte Pumparbeit drückt Dir dabei im unteren Drehzahlbereich effektiver die Altgase in den Auslaß wodurch bereits eine spürbare Leistungssteigerung mit einhergeht.

Im oberen Bereich kann das ganz schnell nach hinten losgehen wenn die differentialgeschwindigkeit zwischen einströmenden Frischgas und Altgaskern zu hoch ist.

Wobei das bei Motore mit großem Vorauslaß wohl sicherlich nicht so das Thema ist.

Grundsätzlich gilt aber Pumparbeit durch den Kolben als uncool da das eben Lesitung frisst.

Ebenfalls ist eine hohe Vorverdichtung heutzutage ziemlich aus der mode da es eben keine hohen (volumetrisch) Füllungen des Kurbelhauses zulässt.

Man lässt lieber den Auspuff die Pumparbeit verrichten und erleichtert im die Arbeit durch große Kanäle.

Desweiteren stehen im speziellen bei den Vespamotore die Kurbelwangen im Einlaßstrom, behindern also diesen.

Ohne das 'beschneiden' der Wellen wäre nie ein solcher Leistungssprung bei den Motore möglich geworden (um die vielen sauguten neuen Auspuffanlagen sinnvoll nutzen zu können).

Unsere 200cc Motore basieren ja auf einem Kurbelhaus mit 125cc.

Dann werden da Hubräume von ca. 220-250cc drauf gesetzt.

Das ganze kombiniert mit einem großen Vergaser...

Im Automatikbereich verringern wir die Vorverdichtung künstlich mit Spacern oder Ansaugstutzen mit viel Totraum oder speziellen Wellen die über keine vollen hubscheiben verfügen (wie z.b. die Pilzwellen von Undi / S&S)

Schau Dir mal aktuelle 2T Wettbewerbsmotore (Crosser/Straße) an, da wirst du keine finden die mit viel VVD hantieren.

Grundsätzlich möchte ich dazu noch anmerken das diesem Thema ein viel zu hoher Stellenwert eingeräumt wird.

Eigene Tests haben da lediglich im Vorresobereich änderungen gezeigt.

Voll im Saft stehendend war das alles Wumpe...

Gruß Uwe

Bearbeitet 18. November 2009 von Angeldust

[Brosi]

Irgendwie komme ich mit deinen VVD Verhältnissen garnicht klar!

Ich kenne nur so Werte, die sich ziemlicht dicht um 1,5 gruppieren.

Wie bestimmst du denn die VVD?

Ich kenne nur: VVD = (Kurbelgehäusevolumen in UT + Hubraum)/ Kurbelgehäusevolumen in UT

[GSFFreund]

Hallo Angeldust, danke für deinen Beitrag. Im Allgemeinen unterstützt du also meine Aussage, Hohe VVD bei unwirksam kleinen Auspuffanlagen, und dort wo ein Reso mit entsprechenden maßen machbar ist (wenns nicht original aussehen soll) weniger VVD.

Ich glaube nur die beim Füllungsverlauf korrigieren zu müssen, bei Einlassreso/2 liegt ein Minimum, generell bei geradzahligen Teilern Minima, bei ungeraden Teilern Maxima. Du meinst also der Effekt beruht darauf, das man dann teils nur auf einer Oberschwingung der Einlassresonanz fährt.

MfG Thomas

[ske1406]

Hi,

Ich als gelernter Nachrichtentechniker hab heut mal ein Kurbelgehäuse vermessen.

Hat ca 325 ccm.

also der 125er und der 200er haben das gleiche Kurbelgehäuse.

Hab mich schon immer gefragt warum die 200er eine andere Welle hat als der 125er...

Hat´s was mit der Vorverdichtung zu tun?

Stelle mir vor, dass es auf Grund der unterschiedlichen Wellen auch ein anderes "Restvolumen" gibt.

Weil es muß ja einen Unterschied machen ob ich Glockenwelle oder Vollwange fahre ( von der Vorverdichtung her).

Sollt ich einen Denkfehler haben bitte um Aufklärung.

LG SKE

[amazombi]

Irgendwie komme ich mit deinen VVD Verhältnissen garnicht klar!

Ich kenne nur so Werte, die sich ziemlicht dicht um 1,5 gruppieren.

Wie bestimmst du denn die VVD?

Ich kenne nur: VVD = (Kurbelgehäusevolumen in UT + Hubraum)/ Kurbelgehäusevolumen in UT

Könnte man das hier bitte noch mal aufgreifen? Ich komm' nämlich mit deinen Zahlenwerten auch nicht klar und weiß auch nicht, was das "Kurbelgehäusevolumen" ist. Hast du, entgegen den sich aus der Bezeichnung ergebenden Implikationen, eine Kurbelwelle drin? Ist es also weniger das Kurbelgehäusevolumen, als vielmehr das Kurbelgehäusevolumen abzüglich Kurbelwellenvolumen? Spielt da irgendwo die Pleullänge rein? Sollte sie nämlich. Könnten wir da bitte erst mal die Begriffe klären, bevor wir in die vollen gehen?

[Brosi]

Ah ich komme jetzt aber schon zum Teil besser klar.

Hatte GSFFreunds Definition von Vorverdichtung wohl überlesen.

Verdichtungen gibt im Allgemeinen halt so an: Unverdichtetes Gesamtvolumen / Verdichtetes Gesamtvolumen.

Empirisch geht man da halt in etwa so vor: alle Teile Montieren (Welle, Kolben, Zylinder); Kolben in OT; Volumen durch das Einlassloch auslitern

Das erhaltene Volumen ist das, was ich Kurbelgehäusevolumen in UT nenne, plus dem Hubvolumen.

Die Werte um 3 bis 4 kommen mir aber auch nach der anderen Definition (Kurbelgehäusevolumen / Hubvolumen) so ein wenig spanisch vor. Das wären dann nach der, ich nenn sie mal, Literaturdefinition Vorverdichtungsverhältnisse von 1,33 bzw 1,25. Das wäre ever wenig als viel.

Oder anderherum das Vorverdichtungsverhältnis nach GSFFreund einer Vespa liegt ca bei 2.

Edit:War wohl doch noch was fehlerhaft. Jetzt passt´s aber, hoffe ich.

Bearbeitet 19. November 2009 von Brosi

[amazombi]

Grundsätzlich klar, vom technischen Ablauf der Messung her aber gar nicht so leicht. Normal (wobei ich das nun wirklich icht ständig tue) messe ich mit einem Kolben in dessen Boden ein Loch gebohrt ist. Durch das Loch wird bei UT alles Unterhalb des Kolbens geflutet und damit halt das Volumen ermittelt. Einlassloch ist auch und gerade bei Smallframes irgendwie nicht so einfach. Außerdem gehört ja etwa bei einem Membranmotor das Volumen zwischen Membran und Kurbelwelle unzweifelhaft auch zum relevanten Volumen, das würde bei einer Messung durch's "Einlassloch" nicht so recht berücksichtigt werden, und wenn man die Membran drin lässt und durch den Ansaugstutzen auffüllt ist das auch wieder brutale Fickerei das alles ohne Luftblasen und gegen die eigentlich gar nicht so undichte Membran da rein zu schwurbeln.

[heizer]

ich bin mir gar nicht so sicher ob die VVD einen Einfluss hat.

hat der BBG nichtmal einen Motor mit Vollwange und Lippenwelle verglichen?

meine mich erinnern zu können dass da wenig bis gar kein Unterschied war.

[Brosi]

Ich bin mir sehr sicher, dass die VVD einen Einfluss hat. Nur wie groß der bei welchen Motoren ist und welche Faktoren sich da evtl gegenseitig beeinflussen, ist nicht so ganz trivial.

@amazombi: Mit Kolben in UT bekommst du die Überströmer aber auch nicht ganz gefüllt oder? Zumindest bei membrangesteuerten Motoren wäre Kolben in OT wohl Sinniger, oder?

Bearbeitet 19. November 2009 von Brosi

[heizer]

Ich bin mir sehr sicher, dass die VVD einen Einfluss hat. Nur wie groß der bei welchen Motoren ist und welche Faktoren sich da evtl gegenseitig beeinflussen, ist nicht so ganz trivial.

@amazombi: Mit Kolben in UT bekommst du die Überströmer aber auch nicht ganz gefüllt oder? Zumindest bei membrangesteuerten Motoren wäre Kolben in OT wohl Sinniger, oder?

ja alles hat natürlich einen einfluss, aber ich denke halt nicht

dass man über die VVD 2-3 ps mehr findet.

sehe ich momentan bei mir, 2 nahezu identische motoren, einer mit

vollwange, der andere mit normaler welle und langem pleuel.

Leistung leider nahezu identisch.

[GSFFreund]

Hallo,

ihr habt es euch schon ganz gut erschlossen!

Mit Kurbelgehäusevolumen meine ich natürlich das restvolumen, bei eingebauter KW, Pleuel, Kolben usw. Natürlich spielt die Pleuellänge da mit rein, wenn 10mm länger oder kürzer, ändert sich natürlich auch der Abstand des Kolbens in den extremstellungen OT/UT zurn Kurbelwelle hin. Der Hubraum um den das Kurbelgehäusevolumen differenziert bleibt gleich, jedoch das Kurbelgehäusevolumen steigt.

Ich messe ägnlich wie amazombi, einen alten Kolben mit 10-12er Loch oben drin, vorher den ausgebauten Motor so ausgerichtet das die Zylindertkopfdichtfläche am Zylinder waagerecht steht. Dann stelle ich den Kolben in Position kurz bevor die Überströmer schließen, so das sie vieleicht noch 0,5-1mm offen sind. Dann fülle ich mit einem Messbecher Öl durch das Kolbenloch, da in der stellung des Kolbens zumindest bei schlitzgesteurten Motoren (ja ich weiß, bei euch ni so häufig) der Einlass auch zu sein sollte, läuft da in Abhängigkeit von der Viskosität desn Öls kaum etwas heraus. Durch die offenen Überströmer kann auch die Luft in ihnen schnell entweichen, und man sieht wennes aus ihnen auf den Kolbenboden quellen möchte. Zu der bis dahin eingefüllten Ölmenge, addiert man noch das Resthubvolumen (Kolbenbodenflöche * weg von Überströmerschließen bis OT) und erhält das Kurbelgehäusevolumen im OT.

Bei Simson S51 ergeben sich z.B. im Serienmotor ca 225cm³. Geteilt durch den Hubraum von 50ccm ergibt das also ein Vorverdichtungsverhätnis von 4,5. Bei MZ 150cm³ (real 143cm³) ergeben sich im OT ca 510cm³, durch 143cm³ Hubraum ergeben einen Faktor von ca 3,5.

Je geringer der Faktor, desto höher die Vorverdichtung (beim Abwärtshub, ab Einlassschließen bis Überströmeröffnen) und umsohöher der Unterdruck im Kurbelgehäuse und somit die "Vorspannung" der Frischgassäule in der Ansaugleitung welcher von Überströmerschließen bis Einlassöffnen aufgebaut wird. Bei membransteuerung ist die zeitliche Differenz zwischen Überströmerschließen und membranöffnen natürlich noch von der Trägheit der membran selbst abhängig, varriert also über die Drehzahl.

Ich hoffe ihr versteht jetzt etwas besser was ich grundsätzlich meinte.

MfG Thomas

[50s-bastler]

(Edith entfernt geistigen Dünnpfiff)

Bearbeitet 19. November 2009 von 50s-bastler

[crazytommi]

also meine formel zur berechnung der verhältnisse zwischen kurbelwellenraum und hubraum sieht so aus.

gesamtvolumen / (gesamtvolumen-hubraum). dann kommen bei deinen simsonmotoren auch werte raus die mir geläufiger sind. zu der methode mit dem loch im kolben:

man kann ja den kolben auch gleich in den ot stellen zum auslitern. wenn er schon ein loch im kolbenboden hat kann man ja auch unten an den überströmern/boostports löcher vorsehen wo das öl überströmen kann. dann kann man auf einmal auslitern. wobei wenn mans genau nimmt man ja erst ab dem zeitpunkt messen dürfte, wenn die überströmer zu sind. denn nur dann kann ein unter bzw. überdruck produziert werden. zur allgemeinen vergleichbarkeit ist es aber schon sinnvoller im ot zu messen.