Sammlung: Zylinderkopf Geometrie

[BerntStein]

wenn Du schon von Kühlung redest:

Warum macht man den Kopf nicht aus Kupfer ?

das leitet die Wärma ja deutlich besser, als gegossenes AlSi12 oder zerspantes 5083 z.b.

[heizer]

vor 41 Minuten hat powerracer folgendes von sich gegeben:

Was ich noch anmerken möchte,

sei der Aufwand noch so groß, ein Umbau auf eine zentral sitzende Kerze bringt auf jeden Fall einen riesen Fortschritt.

 

 

pr

 

hast du da mal vergleichskurven parat?

[Yamawudri]

@BerntStein

 

Meine Vermutung ohne jetzt viel nachzurecherchieren.

 

1. Kupfer ist deutlich schwerer

 

2. Kupfer kommt nicht auf die festigkeitswerte bzw Steifigkeit von Aluminium.

 

Rlg

 

Christian

[Pholgix]

Eine weitere Eigenschaft von Kupfer: Es verfestigt sich unter Druck, deshalb muss man die Kupferdichtungen ja auch immer wieder weichglühen.

 

[Pholgix]

vor 1 Stunde hat powerracer folgendes von sich gegeben:

Was ich noch anmerken möchte,

sei der Aufwand noch so groß, ein Umbau auf eine zentral sitzende Kerze bringt auf jeden Fall einen riesen Fortschritt.

Folgende Fragen:

1. was sind die riesigen Vorteile?

2. Sollte die Kerze dazu zwingend senkrecht zur Zylinderachse stehen, oder reicht es wenn sie wie beim BGM 177 zentral, aber schief sitzt?-->Dadurch gibt es dann halt diese hässliche "Bucht" - stört das nicht?

Bearbeitet 17. November 2020 von Pholgix

[Yamawudri]

@Pholgix

Abgesehen davon das Kupfer in dieser (kupfer ist ja nicht gleich Kupfer aber das ist eh allen klar) Qualität wahrscheinlich ein mittleres Vermögen kosten würde.

 

rlg

Christian

[powerracer]

vor einer Stunde hat BerntStein folgendes von sich gegeben:

wenn Du schon von Kühlung redest:

Warum macht man den Kopf nicht aus Kupfer ?

das leitet die Wärma ja deutlich besser, als gegossenes AlSi12 oder zerspantes 5083 z.b.

Die Evo Modelle von KTM SXS, S steht für Evo Leistungsstufe,

unterscheiden sich in ihren Materalien der Dome.

Die SX Modelle haben Aluminium als Dom Material,

die SXS haben Kupfereinsätze um die grössere Wärme die bei getunten Motoren anfällt besser abzuleiten.

 

Muss dazu sagen, das sind LC Modelle.

Betreffend der Fetigkeit dieser Kupfer- Dome,

bei der Qualität als "Erodier- Kupfer" nicht so teuer und sehr hohe Festigkeit.

 

@Pholgixzu der Position der Kerze folgendes,

der von dir angesprochene BGM 177, hier sitzt die Kerze zwar zentrisch,

aber durch die schräg sitzende Elektrode könnte diese im ungünstigen Fall verdeckt sein.

In dem Fall liegt die Elektrode im nicht gekühlten Bereich des Frischgases.

Man kann hier mit erhältlichen Ausgleichsscheiben die Elektrodenstellung ändern, was schon mal eine verbesserung bringt.

Desweiteren enstehen hier sog. "Glühnester", wo die sehr heissen Gewindegänge der Kerze, oder des Kopfes Glühzündungen auslösen.

 

Um die evtl. Mehrleistung anzusprechen,

wenn bei den letzten MotoGP 50ccm Motorräder'n allein durch die richtige Position des Bügels der Kerze, eine Mehrleistung von 1 PS erzielt wurde,

spricht das doch Bände,

 

pr

 

 

[BerntStein]

Kupferkalotten scheint es ja auch zu geben.

Klar ist es was teurer. Ein kleines Problem sehe ich in der Zerspanung gut leitender Legierungen.

Aber generell ist die Frage ja, ob die bessere Kühlung motortechnisch Vorteile bringen würde. 

Overmars sagt ja, dass kein luftgekühlter Zweitakter "thermally sound " wäre. Der spricht jetzt natürlich traditionell von Hochleistungsapparaten.

[heizer]

vergleichskurven wären halt schon interessant.

also einmal dezentrale kerze, einmal zentrale kerze, restlicher kopf sollte dabei natürlich gleich sein.

interessiert mich sehr, da meine eigenen tests hier was anders aussagen.

aber ich hab das nur auf einem motor getestet, daher nicht wirklich aussagekräftig.

[Sieger Bitburg]

Kerzenbügel auch nicht im Weg

[powerracer]

Wie schon zu den Brennraumformen geschrieben,

es gibt "kein" Patent- Rezept das gewisse Teile bei allen Motoren funktionieren!

Wir hatten in der Saison vor der EM Meisterschaft auf der Honda RS125 Kupfer- Dome getestet.

Wie @Bernt schreibt, sehr mühsam zu bearbeiten, aber funzten nicht.

Alle Parameter gleich, aber die Köpfe liefen zu "kalt",

vieleicht zu früh die Versuche beendet, denn mit höherer Verdichtung wäre auch höhere Temp. gekommen!

 

Aber für einen AIR Zylikopf denke ich wärs einen Versuch wert.

Wenn nicht genügend versucht wird, kann auch keine Aussage getroffen werden,

geht, oder geht nicht!

 

pr

[powerracer]

Hier der KTM SXS 125 Kopf,

es gab optional nur den Dom zum wechseln, Domträger war gleich,

 

pr

[heizer]

schade das es keine vergleichskurven gibt.

woher kommt dann die aussage das die zentralkerze soviel besser läuft?

[gravedigger]

vor 42 Minuten hat heizer folgendes von sich gegeben:

schade das es keine vergleichskurven gibt.

woher kommt dann die aussage das die zentralkerze soviel besser läuft?

würde ich auch gerne wissen.

 

unsere tests ergaben keinen messbaren unterschied.....

auch die doppelkerze mit doppelspule war nicht der burner.

[T5Rainer]

vor 23 Minuten hat gravedigger folgendes von sich gegeben:

unsere tests ergaben keinen messbaren unterschied.....

auch die doppelkerze mit doppelspule war nicht der burner.

nicht mal mit Triple-Ignition

[heizer]

ich vermute ja eher das im rennsport und sonstigen moppedbereich eine zentrale kerze verbaut wird, weil das deutlich einfacher zu fertigen ist.

 

[gravedigger]

beim powerracer macht ja immer gleich alles einen riesen unterschied.

wir konnten bei vielen urbanen legenden keinen unterschied auf der rolle feststellen. ist aber halt nur ein beschleuniger und kein wassersprudler.

 

 

ausserdem sind pauschale aussagen bei zwedaggter problematisch, weil es  auf das gesamtsystem ankommt.

was bei einem setup/motor(kart, crosser, roller)  super funzt (verdichtung höher/niedriger- verstellzündung/statisch etc.) bringt bei einem anderen setup/motor nix oder nicht viel.

 

Bearbeitet 18. November 2020 von gravedigger

[Sieger Bitburg]

Bin von meinem SIP Zentralkopf auf MHR Original u merke keinen Unterschied 

[Pholgix]

Am 17.11.2020 um 17:56 hat powerracer folgendes von sich gegeben:

sei der Aufwand noch so groß, ein Umbau auf eine zentral sitzende Kerze bringt auf jeden Fall einen riesen Fortschritt.

@powerracer: Würdest Du mir die Vorteile verraten?

 

Um mein O-Tuning-Projekt an der PX125 voranzutreiben, habe ich den Quetschflächenwinkel des Cosa 125 Kopf (siehe 1. Seite) nun an den Kolbenradius der PX125 angepasst:

Ich hab da mangels besserer Maschine einfach nur eine Schräge reingedreht. Der Anstellwinkel war 21°, das ergibt aufgrund des ausgeprägten (kleinen) Kolbenbodenradiuses eine minimal aufgehende Quetschspalte in beide Richtungen(). Der Russ in der QF markiert den "tuschierten" Kolbenboden. Evtl. werde ich die QF noch mit Schleifleinen besser an die Kolbenform anpassen. Ausgelitert mit Wasser auf der Waage, also QS=0mm (NGK B8): 11.5ml, mit QS=1mm wären das dann grob 11.5+2.1ml=13.6ml Brennraumvolumen und geom. Verd. 10:1.

 

Die Kante am Übergang zum Brennraum habe ich auf Anraten von @powerracer mal relativ scharfkantig belassen. Ob das bei der konischen Brennraumform Sinn macht oder ob das für ein O-Tuning Sinn macht - kein Plan . Jedenfalls passt der günstig erstandene Kopf nun mit wenig Aufwand auf die 125er und die Verdichtung ist höher.

 

 

Bearbeitet 18. November 2020 von Pholgix

[BerntStein]

wobei Du  geometrisch wohl ruhig höher kannst. Vielleicht weiss wer, ob bei minimaler qs dieser negative Winkel noch tragisch ist.

[Pholgix]

vor 14 Minuten hat BerntStein folgendes von sich gegeben:

wobei Du  geometrisch wohl ruhig höher kannst. Vielleicht weiss wer, ob bei minimaler qs dieser negative Winkel noch tragisch ist.

Vermutlich, ich will es aber auch nicht ausreizen. Die effektive Verd. wird dann bei den eher kurzen Steuerzeiten auf der PX125 mit derzeit 118/161 evtl. doch etwas hoch.

 

Was die "Endgases" im negativen Quetschbereich angeht vermute ich, das ist wirklich marginal. da sie laut Jennings etc. nicht an der Verbrennung teilnehmen, ergibt sich möglicherweise ein minimaler Verlust. Aber wie gesagt, da schleif ich noch ne Runde dran, dann sollte das aus der Welt sein.

Bearbeitet 18. November 2020 von Pholgix

[Tim Ey]

Was für Freiheitsgrade hat man beim Design eines Zylinderkopfes für einen Zweitaktmotor:

0. Verdichtungsverhältnis

1. Quetschflächenwinkel (Parallel zum Kolben, aufgehend (positiv), zugehend (negativ)

2. Quetschkantenhöhe(Abstand Kolben zu Kopf in OT)

3. Quetschfläche (Fläche der Quetschfläche in Relation zur Kolbenfläche)

4. Übergang Brennraum/Quetschfläche

5. Position Brennraum (Zentral, Dezentral)

6. Form Brennraum (Konisch, Sphärisch, Oval, Torroid, Zylindrisch, Zylindrisch mit abgerundeten Ecken, ...)

7. Form Brennraum2 (wenn aus verschiedenen Geometrien bestehend)

8. Kerzenposition (Zentrisch / Exzentrisch)

9. Kerzenwinkel (parallel zur Hubachse, Winkel zur Hubachse, Winkel zur Symmetrieebene des Zylinders)

10. Funkenlage im Brennraum (wie tief sitzt die Kerze drin)

11. Kerzengeometrie

12. Kerzenbügelposition

13. Material Kopf

14. Kühlung des Kopfes

15. Kühlung der Kerze

...

und ich hab bestimmt was vergessen.

 

Von daher halte ich diese Dikussion hier für nicht zielführend.

 

Zu dem Thema Zentralkerze:

vor 9 Stunden hat gravedigger folgendes von sich gegeben:

unsere tests [Zentralkerze zu exzentrischer Kerze. anm. Tim] ergaben keinen messbaren unterschied.....

Kann ich sagen, dass ich mittlerweile rausgefunden habe, dass manche Brennraumformen nur mit zentraler, parallel zur hubachse stehender Kerze gut funktionieren.

Das mag bei einem sphärischen Brennraum aber ganz anders aussehen.

 

Das Thema ist definitiv sehr komplex, da die Spülung der Überströmer auch noch einen großen Einfluss darauf hat, wie der Brennraum auszusehen hat. Legt sich die Spülzunge zum Beispiel an der Wand gegenüber des Auslasskanals an, ist eine Jockeykappe (exzentrischer Brennraum der an der Bohrungskante sitzt) eine gute Idee, weil der Brennraum hier das Gemisch wieder nach "unten" leitet.

[powerracer]

Am 23.10.2020 um 11:07 hat Pholgix folgendes von sich gegeben:

Bajaj 150 Kopf auf MV150s Kolben (müsste gleich PX150/LML150 etc. sein?!) mit QS 1.2mm = ca. 19ml Brennraum-V -->geom. Verd. 8.9:1

V-Brennraum flach (Plexiglasscheibe) = ca. 26ml

Tiefe des D42.5 = ca. 7.5mm ab Dichtfläche

Möchte das Bild für mich zum vergleichen nach hinten schieben

Bearbeitet 18. November 2020 von powerracer

[BerntStein]

Doch zielführend, wenn man bedenkt, dass es ein Hobby ist.

Dein Beitrag ist in meinen Augen ein Riesengewinn - wenn ich deswegen auch nicht morgen mehr Pferde reite.

Macht ein leicht negativer Quetschwinkel bei sagen wir 0.6 bis 0.7 qs überhaupt Probleme ?

oder ist das eher ab 1mm aufwärts relevant?

[powerracer]

vor 6 Stunden hat Pholgix folgendes von sich gegeben:

Vermutlich, ich will es aber auch nicht ausreizen. Die effektive Verd. wird dann bei den eher kurzen Steuerzeiten auf der PX125 mit derzeit 118/161 evtl. doch etwas hoch.

 

Was die "Endgases" im negativen Quetschbereich angeht vermute ich, das ist wirklich marginal. da sie laut Jennings etc. nicht an der Verbrennung teilnehmen, ergibt sich möglicherweise ein minimaler Verlust. Aber wie gesagt, da schleif ich noch ne Runde dran, dann sollte das aus der Welt sein.

Mit der leicht negativen QK würde ich mich nicht verrückt machen.

Teste mal den Kopf so wie er im Moment ist.

Wenn ich mich nicht täusche, bist Du mit dem Dremel  um den Kerzenvorstand am Material des Kopfes beigegangen, hast hier eine Freimachung reingefräst.

Da kommt zur Kühlung der Elektrode und Bügel schon mal besser Frischgas ran.

 

Hiermit lässt sich ein schräger Kerzensitz verbessern,

 

 

Zu den 15 Punkten die @Tim Eyangesprochen hat,

kommt noch ein gravierender Punkt dazu.

Mit welchem Treibstoff wird der Motor betrieben?

Wenn hier Hochoktan oder sonst. Giftzeug ins Spiel kommt, kann der Brennraum nur in Verbindung Zündzeitpunkt, Abstand der Kerze zum Kolben usw. alle Vorteile ausreizen,

da hochoktaner Sprit ganz andere Flammgeschwindigkeiten und Kühleigenschaften aufweist.

 

Zum Thema, ein Kopf mit zentraler Kerze liesse sich leichter herstellen,

ich glaube kaum, das Aprilia zum Ende der Zweitaktära Kosten und Mühen gescheut hätte,

wenn ein Kopf mit "dezentraler" Kerze besser und erfolgreicher gelaufen wäre.

 

Das wäre innert zwei Wochen umgesetzt worden.

[heizer]

Kann ja sein das es bei aprilia einen Vorteil gab.

Daraus kann man jetzt trotzdem nicht ableiten das eine zentralkerze immer besser läuft...

 

[gertax]

Mir dreht sich der Magen um! Mit euren unkonkreten alles kann nichts muss weil is ja ein Zweitakter und da kann man eh niiiiemals Vorhersagen treffen und überhaupt schießt ihr euch mindestens drei Jahrzente in die Vergangenheit. Was kommt als nächstes? Den Auspuff anbohren und die Vorverdichtung bis zum gehtnichtmehr erhöhen?  

 

es ist eigentlich ganz simpel:

1. Der wichtigste Parameter für die Leistung ist die Verdichtung (in Verbindung mit dem richtigen Zündzeitpunkt für eine Verbrennungsschwerpunktlage zumindest mal nahe dem Optimum)
2. dann kommt ne ganze Weile lang nichts
3. nein, immer noch nichts
4. dann sollte der Brennraum eine Quetschfläche haben, 35-60% des Bohrungsdurchmessers groß
5. und der Spalt dieser sollte so klein sein dass dabei eine wirkungsvolle Quetschgeschwindigkeit erzeugt wird.
6. Der Übergang vom Quetschbereich zum Brennraum sollte scharfkanting sein, R=0
7. Der ideale Brennraum sitzt mittig im Zylinder, ist rotationssymmetrisch und hat eine flachgedrückte / Halb- / Kugel -Form
8. mittig in der Brennraum(halb etc.) Kugel wiederum sitzt dann die Zündkerze.
9. Eine Zentralkerze ist in einem gesunden Motor nie schlechter als eine seitliche Kerze. Allerdings: erst im Grenzbereich (klopfen) zeigen sich dann Unterschiede.

 

Alles andere geht dann über Abstimmung von Gemisch und Zündkurve. So braucht beispielsweise eine in den Brennraum hineinragende Zündkerze weniger Vorzündung als eine die "hinten seitlich am Rand" verbaut ist. Ein Brennraum mit breiter Quetschfläche tendenziell weniger Vorzündung als einer mit einer schmalen Quetschfläche und im Overrev braucht der mit der breiteren Quetschfläche eine größere Zündwinkelrücknahme.

 

Vieles in Punkto Brennraum ist daher also reine Geschmackssache. Wunder gibt es hier nicht, nur den Fall dass das Zusammenspiel der Komponenten vorher nicht so gut gepasst hat wie danach. Mit der richtigen Abstimmung lassen sich, sofern die Verdichtung identisch ist, in der Regel die selben Ergebnisse erzielen was die reine Leistung anbelangt.

[Pholgix]

vor einer Stunde hat powerracer folgendes von sich gegeben:

Wenn ich mich nicht täusche, bist Du mit dem Dremel  um den Kerzenvorstand am Material des Kopfes beigegangen, hast hier eine Freimachung reingefräst.

Da kommt zur Kühlung der Elektrode und Bügel schon mal besser Frischgas ran.

 

Nope, völlig original bis auf Quetschfläche. Aber guter Punkt...

 

vor einer Stunde hat Tim Ey folgendes von sich gegeben:

Das Thema ist definitiv sehr komplex, da die Spülung der Überströmer auch noch einen großen Einfluss darauf hat, wie der Brennraum auszusehen hat. Legt sich die Spülzunge zum Beispiel an der Wand gegenüber des Auslasskanals an, ist eine Jockeykappe (exzentrischer Brennraum der an der Bohrungskante sitzt) eine gute Idee, weil der Brennraum hier das Gemisch wieder nach "unten" leitet.

Danke für den Hinweis, das hatte ich so auch schon länger vermutet! Ich würde meinen, dass das mit dem an der Zylinderwand anliegenden Spülstrom bei alten 2-Kanlern zutrifft, oder?

 

vor 47 Minuten hat powerracer folgendes von sich gegeben:

Wenn hier Hochoktan oder sonst. Giftzeug ins Spiel kommt, kann der Brennraum nur in Verbindung Zündzeitpunkt, Abstand der Kerze zum Kolben usw. alle Vorteile ausreizen,

da hochoktaner Sprit ganz andere Flammgeschwindigkeiten und Kühleigenschaften aufweist.

Ich fahr eigentlich immer Super Plus 98 bei über 11:1, schon allein um klingeln zu vermeiden. Geht ja auch mehr rein, da kurzkettiger, soweit ich weiss

[Tim Ey]

vor 2 Minuten hat powerracer folgendes von sich gegeben:

Zu den 15 Punkten die @Tim Eyangesprochen hat,

kommt noch ein gravierender Punkt dazu.

Hi Helmut,

ich hab mich nur auf geometrische Freiheitsgrade bezogen. Wenn wir von den geometrischen weggehen wirds sehr schnell sehr komplex.

Wenn wir die Verbrennung betrachten wollen, geht es um

- Drall (Rotation des Frischgases um die Hubachse)

- Tumble (Rotation des Frischgases um die Längsachse)

- Restgasgehalt (in Summe und speziell an der Kerze)

- Lambda (in Summe und speziell an der Kerze)

- Temperatur im Brennraum (plus Wärmeübergang an den Kopf)

- Gasgeschwindigkeit an der Kerze beim Zünden

 

Das von dir angesprochene Thema Brenngeschwindigkeit ist in erster Linie vom Restgasgehalt abhängig. (Darum muss man nen Zweitakter im Resoloch so ultra früh zünden). Etwas weniger hat Einfluss hat dann das Lambda auf die Brenngeschwindigkeit, und ich meine danach kam der Kraftstoff. Aber da kenne ich nur die handelsüblichen, evtl ist das eine Frage für Truls.

 

Interessant ist auf jeden Fall: Die Gasgeschwindigkeit im Brennraum durch Verwirbelung ist deutlich schneller als die Brenngeschwindigkeit.

[Pholgix]

vor 3 Stunden hat gertax folgendes von sich gegeben:

die Vorverdichtung bis zum gehtnichtmehr

...dass das nicht sinnvoll ist, ist schon vor 30 Jahren bekannt gewesen, hab ich neulich in einem der alten 2T Schinken gelesen...

 

vor 3 Stunden hat gertax folgendes von sich gegeben:

Der Übergang vom Quetschbereich zum Brennraum sollte scharfkanting sein, R=0

 

Warum sollte sie das sein? Was ist der Vorteil? Mehr Turbulenzen? Strömungsabriss? Haben sich glockenförmige Brennräume mit sanftem Übergang demnach als Nachteil erwiesen?

Und: Entstehen an dieser scharfen Kante nicht lokal sehr hohe Temperaturspitzen?

Bearbeitet 18. November 2020 von Pholgix