Zylinderkopfgestaltung

[Bastler]

Hallo zusammen,

ich weiß zwar, dass dies ein Schaltrollerforum ist und die Meinung der meisten Member eher negativ gegen Automatikroller ausfällt, doch gibt es hier einige im Forum deren Fachwissen ich benötigen würde! Ich hoffe daher, dass ich vernünftige Antworten auf meine Frage bekomme und das Thread nicht vollgespammt wird !

Ich habe in einem Tuningbuch folgendes über die Quetschkante gelesen:

"Der Abstand zwischen Kolben und Kopf im Bereich der Quetschzone sollte gerade so groß sein, dass sich die Teile bei hoher Drehzahl nicht berühren können.

Eine Spalthöhe von etwa 1,5mm wird als Maximum angesehen. In der Praxis wählt man zumeist nur 0,4mm für kleinvolumige und etwa 1,2mm für größere Motoren, und das hängt auch von jeweiliger Wäremausdehnung und Fertigungstoleranzen der Bauteile ab. Hält man den Spalt so klein wie irgend möglich, so entzieht sich nur ein sehr kleiner Anteil des komprimierten Gemisches der Verbrennung. Beispielsweise bringt ein 250ccm³ Zylinder mit theoretischer Verdichtung 10:1 seine ganze Füllung in ca. 28ccm³ Brennraum unter, wenn der Kolben im OT steht. Bei 75mm Bohrung, 50% Quetschfläche und einer Spalthöhe von etwa 1,2mm ist das im Quetschspalt eingeschlossene Volumen ungefähr 2,6ccm³ oder nahezu 10% des ganzen Brennrauminhalts. Reduziert man die Spalthöhe auf 0,5mm, erhöht sich die für die Verbrennung verfügbare Gasmenge um runde 5%. Ein einfacheren Weg, um 5% Mehrleistung zu gewinnen kann man sich kaum vorstellen."

Nun habe ich jedoch als ich dies in ein anderes Forum eingebracht habe, sofort den Begriff ?Maximum Squish Velocity (MSV)? an den Kopf geworfen bekommen. Mir wurde gesagt, dass die Gasgeschwindigkeiten nicht über 30m/s gehen sollen, da sonst wieder Verluste zu erwarten sind!

Was ist nun richtig? Soll ich meinen Kopf so ausdrehen, dass ich eine so gering wie mögliche QK fahre kann (in meinem Fall mit einer effektiver Verdichtung von 1:14 ? erhebliches Ausdrehen nötig)? Oder muss man eher die MSV im Zylinderkopf beachten und die QK größer wählen?

Ich hätte mich für die Version mit geringer QK entschieden (ca. 0,7mm). Dies würde bei meinem Zylinderkopf in etwa diese Form ergeben:

Danke hierfür an Team Wittholz

Die ?Dounat-Form? um den Zündkerzensitz, lässt sich leider nicht anders lösen, habe jedoch einmal gelesen dies hätte auch Vorteile...

Des Weiteren ist mir unklar, was die Quetschflächengröße ausmacht. Wo liegt der Unterschied zwischen einem Motor mit einer Quetschflächen von 40% oder 60% der Bohrung?

Die Motorcharakteristik kann dank der Vario, bei meinem Motor spitz ausgelegt werden... denn das Drehzahlband bei einem Automatikroller muss ja nicht breit sein!

Vielen Dank schon mal im Voraus für eure Hilfe...

Bastler

[gertax]

was für nen Motor hast du und welchen Einsatzzweck strebst du an? MSV, QK und QF hängen davon ab.

[Bastler]

Also mein Motor ist ein Piaggio Maxiscooter-Motor.

Verbaut sind:

Malossizylinder 172

Langhubvollwangenwelle 55mm Hub --> 182ccm (52mm original)

Tassinari Membrane

Mikuni TM34SS Vergaser

EM-Race Auspuffanlage (voraussichtlich ? vielleicht passt ein anderer ja besser zum Motor)

Innenläuferzündung von Italkit (wieviel Grad Vorzündung würdet Ihr empfehlen)Steuerzeiten errechnet nicht nachgemessen, da der Motor noch im Aufbau ist: 188°/128°

Angepeilte Resodrehzahl knapp unter 10000 U/min

Hab ich noch relevante Eckdaten vergessen?

Bastler

(Was meint Ihr zu den Steuerzeiten, 188°/128° ist mit dünnen Fußdichtung. Ich könnte also gut noch über 195° Auslass gehen nur ist das ratsam? Ich wollte für mich - so ein Gefühl aus der Magengegen unter 190° bleiben. Was meint Ihr?)

Bearbeitet 30. Januar 2005 von Bastler

[karoo]

Mach mal bitte noch ne Angabe zur Kolbendachwölbung! Ist der Kolben in einer Kurve gewölbt oder wie bei einigen anderen Malossi-Kolben außen kegelig und erst weiter innen kugelförmig?

Welche Steuerzeiten gut zu deinem Motor passen ist ohne Vorkenntnisse über den Motortyp, den Zylinder, den verwendeten Auspuff etc. recht schwer... Ungefähre Angaben kann man schon machen, aber in nem Maxiscooterforum biste damit wohl besser aufgehoben. 128/188 klingen jedenfalls garantiert nicht verkehrt.

edit: 65mm Kopfinnendurchmesser sind zu wenig für nen Zylinder mit 65mm Innendurchmesser, wenn der Kolben im OT oberhalb der Dichtfläche steht. Du wirst den Zylinderkopf kaum auf wenige hunderstel Millimeter positionieren können. Außerdem gibt's ja evtl. noch Temperaturunterschiede. Bei uns ist 1mm Übermaß üblich, also ein Zylinderkopf mit nem Innendurchmesser von 66mm bei 65mm Kolbendurchmesser. Mit ner wirklich wirksamen Zentrierung kann man sicher auch noch drunter gehen, aber wenn da mal was schief läuft und der Kolben anstößt...

Bearbeitet 30. Januar 2005 von karoo

[Bastler]

Ist halt immer schwer nachzumessen!

Hab ihn mal mit so ner Zeissoptik vermessen lassen und die meinten er wäre nicht 100% rund. Wenn man von einem Durchmesser von 423mm ausgehen würde, wäre man aber gut bedient!

Tja das mit den 66mm leuchtet mir ein und werd ich in die endgültige Kopfform auf jeden Fall mit einfließen lassen!

Bastler

[rasputin]

die msv hängt ja von quetschspalt und -fläche ab. wenn die msv bei 'ner quetschspalt von 0,7mm zu hoch ist, dann muß die quetschfläche kleiner werden.

r

[Prophet]

die msv hängt ja von quetschspalt und -fläche ab. wenn die msv bei 'ner quetschspalt von 0,7mm zu hoch ist, dann muß die quetschfläche kleiner werden.

r

<{POST_SNAPBACK}>

Wie bekommt man heraus, ob die msv zu hoch ist?

Kann man das berechnen?Oder merken -> Klingeln oder sonstwas?

Grüsse Sven

[karoo]

Danke für die Angaben! Ich werd mich heut abend oder morgen mal hinsetzen und ein bissl rumrechnen. (Bin grad nicht an meinem eigenen Rechner und hab auch keine Unterlagen dabei)

[Bastler]

Super, vielen Dank... find ich echt klasse!

Bastler

[Lucifer]

so, mal eine kleine Anregung nebenbei: 1:14 effektive Verdichtung bedeuten bei deiner Auslegung eine geometr. Verdichtung bei 1:20 oder mehr!

Damit kommt nicht nur keine H2O Kühlung mehr zurecht, und du brauchst dir keine Sorgen mehr machen um deine MSV...

Nebenbei bist du selbst bei einem dauernd servierten Rennmotor mit ständig erneuerten Hochleistungslagern mit 1mm Quteschspalte schon am Limit üblicher Toleranzen angelangt (siehe Literatur): da wird dir bei angestrebten 10t rpm - und mehr - rasch (wenn nicht gleich) der Kolben anrocken! Bedenke vorallem: Auch wenn der Zyl. H2O-gekühlt ist, der Kolben ist es nicht - und dehnt sich folglich deutlich mehr aus als der Zyl. und der Kopf.... :wasntme:

PS: den (Un)Sinn obigen Kopfdesigns kann ich auch keinesfalls nachvollziehen - bitte, wo steht geschrieben, sowas hätte Vorteile?

[smallframejunk]

PS: den (Un)Sinn obigen Kopfdesigns kann ich auch keinesfalls nachvollziehen - bitte, wo steht geschrieben, sowas hätte Vorteile?

<{POST_SNAPBACK}>

...habe solche Kopfform bereits bei Production-Racern gesehen. Aus anderer Quelle habe ich aber bereits erfahren, dass diese Form wohl "angeblich" auch NUR dort Sinn macht. Aufgrund von Rennbenzin etc. wird es auch nicht für normale 125er oder 250ccm Rennmaschinen empfohlen. Warum ??

Greetz Dennis

[Bastler]

@ Lucifer,

sorry hab mich da verschrieben :uargh: , meinte natürlich geometrische Verdichtung von 1:14 (alles andere ist natürlich nicht zweckdienlich :wasntme: ).

Mit der Kopfform habe ich dasselbe in Erfahrung gebracht, wie smallframejunk geschrieben hat. Nur nicht, dass es "nur" für die Drehzahlmonster" von Vorteil sei...

So gesehen ist der Plan der Zylinderkopfgestaltung in ?W-Form? für mich uninteressant (oder?)!

Der Kopf hat original etwas mehr wie 52% Quetschfläche von der Bohrung...

Wie ich nun herausgefunden habe, ist eine große Quetschfläche gut für Drehmoment, wenig Quetschfläche gut für Drehzahl! Bei meinem Motor mit etwa 10000U/min, denke ich sind die 52% zu viel. Hätte eher an 40% gedacht (was meint Ihr - ist 40% immer noch zu viel)?

Was denk Ihr über den Zündzeitpunkt?

Bastler

Bearbeitet 31. Januar 2005 von Bastler

[karoo]

So, hat jetzt nen Tag länger gedauert, aber ich bin gestern einfach nicht mehr dazugekommen, mal die Zahlen durchzusehen.

Verdichtung kommt bei mir, ohne eine Zündkerze zu berücksichtigen, zu knapp 12,8:1 geometrisch raus. Allerdings ist der auf der von dir geposteten Zeichnung zu sehende Kolben anders als der beschriebene - für einen Kugeldurchmesser von 423mm ist er zu hoch. Angenommen, er ist so wie gezeichnet und kugelförmig, komme ich auf eine Verdichtung von 14,0:1 und am Anfang NEGATIVEN Quetschspaltenwinkel.

Mit dem Zeichnungskolben kommen gleich ganz fürchterliche Werte raus, deutlich über 40m/s. Für einen "Keine Experimente"-Kopf würde ich mit zwischen 20 und 25 m/s anfangen, am ehesten ~22m/s, rumexperimentieren kannst du später immer noch. Um den Kopf mit dem Kolben in den Griff zu bekommen müsstest du schon zu radikalen Maßnahmen greifen - z.B. auf (grob) 12° Winkel im Kopf gehen, 51, eher 52mm Innendurchmesser, 0,8mm QS.

Mit deinen Kolbendaten kommt das ganze - grob zahlenmäßig - schon sehr viel einfacher raus. Mit Zeichnungskopf (12,8:1 verdichtet) nur etwas über 30m/s. Ändern könntest du z.B. auf 52,5mm Innendurchmesser (sonst gleich - 12,8:1, 10° im Kopf, 0,7mm QS). Das wären ca. 35% und der Karren sollte ordentlich drehen können. Mit 14:1 Verdichtung ist die Quetschgeschwindigkeit ein bisschen niedriger als mit 12,8:1m du könntest also z.B. nen Tick mehr Quetschfläche bei gleicher MSV fahren. Mit Tick meine ich aber wirklich nur nen Tick: 0,4mm oder so...

Mechanisch fest genug für 0,7mm scheint der Runner-Motor ja zu sein, ich meine mal gelesen zu haben, dass manche sogar schon mit weniger gefahren sind... stimmt das?

Bezüglich Kopfform sagt ja jeder was anderes. Solange niemand ne richtige 3D-Simulation des kompletten Motors an den Start bringt, wird sich das auch nicht ändern... Wenn es aus konstruktiven Gegebenheiten nicht anders geht - warum keine Donut-Form? Immerhin werden die Flammwege kürzer als bei nem kugelförmigen Brennraum. Wenn's geht, würde ich halt schauen, dass der Brennraum in der Mitte keine Auswölbung nach innen hat, da hab ich irgendwie n schlechtes Gefühl im Bauch, ohne das aber mit konkreten Daten belegen zu können. Ein Kegelstumpf mit abgerundeter Oberkante ist z.B. schonmal recht gut (es gibt ne Menge solcher Köpfe mit mehr oder weniger ausgeprägter Kegelform!). Wenn du noch feiner fertigen kannst, vielleicht eher was in Richtung Ellipsenform, das senkt die Brennraumoberfläche bei gleichem Volumen. Ist aber, wie gesagt, alles nur ausm Bauch raus. Achja, falls die Zündkerze zu weit in den Brennraum reinstehen sollte, kannst du sie auch mit ner extra Unterlegscheibe etwas raussetzen, funktioniert einwandfrei.

Außerdem musst du halt noch bedenken, dass das, was ich hier vorrechne, nicht die Realität und den realen Test ersetzen kann. Diese Rechnerei basiert auf einem sehr einfachen Rechenmodell. Es könnte also sein, dass der Kopf wie gezeichnet sogar ordentlich funktioniert - es ist aber anhand der Rechendaten nicht unbedingt zu erwarten. Mit den gerechneten Kopfvorschlägen ist es viel wahrscheinlicher, dass der Kopf auf Anhieb gut funktioniert. Und ich hab natürlich eher konservativ gerechnet...

[Polinizei]

Hallo,

ein MSV-Wert zwischen 15-19 kann magerer eingestellt werden und entwickelt seine maximale Leistung zwischen dem maximalen Drehmoment und overrev.

Darunter leidet zwar die Leistung im unteren und mittlere Drezahlbereich. Da Du aber nicht schalten mußt, kann Dir das eigentlich egal sein. Wenn Du jetzt mit 4 Gängen klarkommen müßtest, dann wäre ein so niedriger MSV-Wert Quatsch.

Bearbeitet 2. Februar 2005 von Polinizei

[Lucifer]

so ist es!

Die komische Brennraumform erscheint vorallem problematisch, da die Kerze bedenklich nahe dem Kolben kommt!

Könnte es sein, daß der Motor in der Bauhöhe beschränkt ist, und man anders das Brennraumvolumen nicht untergebracht hat?

Die kleinen QS verträgt auch ein Runner-Motor nur im Rennsetup und bei dauernder präziser Wartung! Statische 0.7mm sind dynamisch gar nix, ruck-zuck aufgebraucht, erst recht bei H2O Kühlung, wo sich der Kolbenboden ja thermisch deutlich stärker expandiert als der gekühlte Zylinder....!

Habe mal bei TZR und RD verglichen: da wurden aus 1.3mm bzw. 1.1mm schnell 0.5 bzw. 0.4mm heiß gefahren (jeweils statisch gemessen!), die Differenz ist größer als deine Ausgangs-QS, und das, obwohl du ja wahrsch. keinen Schmiedekolben fährst, oder?

Ich denke, man kann davon ausgehen, daß ein H2O Kolben (der ja i.a. mit größerem Einbauspiel/Schleifmaß versehen ist als sein lufgekühlter Bruder) in der Höhe ebenso wächst wie in der Breite, wo er heiß üblicherweise dann dichter ist als sein luftgekühltes Pendant......

[Polinizei]

Es soll tatsächlich Vorteile haben, die Zündkerze näher an das Kolbendach zu platzieren. Um dann dennoch auf das Brennraumvolumen zu kommen, geht es einfach nicht anders, diese Donut-Form zu wählen.

Verlässliche Information, wie weit jedoch die Zündkerze an den Kolben kommen darf/soll, habe ich leider noch nicht recherchieren können.

Der Carsten Fichtl hat mir erzählt, dass der Eddy Seel, kleine Entlüftungsbohrungen mit Gewinden in den Kopf schneidet, um den Brennraum zum Auslitern überhaupt entlüftet zu bekommen.

Beispielsweise ist mein Eindruck, dass die Zündkerzen bei Flachkolben näher am Kolbendach sind, gegenüber den gewölbten Kolbendächern.

[2Stroker]

Der Carsten Fichtl hat mir erzählt, dass der Eddy Seel, kleine Entlüftungsbohrungen mit Gewinden in den Kopf schneidet, um den Brennraum zum Auslitern überhaupt entlüftet zu bekommen.

<{POST_SNAPBACK}>

Das hat er bestimmt nicht, weil der Eddy fährt nur Supermoto und hat keine Ahnung von 2Taktern !

Nenn ihn doch Horschscht!

Ich kann der Form nix abgewinnen, das widerspricht mir und jeglicher Theorie und durchgesetzt hat es sich ja auch nicht.

Bearbeitet 2. Februar 2005 von 2Stroker