toroidaler Zylinderkopf!!!

Da ich meinen schön restaurierten Habicht jetzt nach 3/4 jähriger Ruhephase spaßeshalber wieder zum Leben erwecke, bekommt er auch wieder ein paar Investitioenen an Arbeit, Zeit und Geld gutgeschrieben.
Neben einem neuen Fahrwerk hat er auch einen neuen Schliff mit 50€ Kolben bekommen. Da mein Zylinder eigtl. für eine 46er KW ausgelegt ist, ich jedoch nur eine 44er verbaut habe, muss ich den Zylinder entsprechend distanzieren und den Zylinderkopf auch so gestalten, dass er in die Buchse hinein ragt. Das heißt auch, dass ich dieses mal wieder einen neuen Zylinderkopf basteln muss.

Geplant war ein Zylinderkopf mit einer Brennraumkontur ala Bimotion, also mit flachem Dom und festen Winkeln, da sehr vieles dafür spricht. Dabei bin ich auf die toroidale Brennraumform gestoßen, welche sehr interessant aussah:

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Der Vorteil hierbei ist eine Verringerung des Detonationsrisikos gegen Null (theoretisch..), zeitgleich einer gößere fahrbare Verdichtung und zudem innere Kühlung und effektivere Verbrennung.

Nach ein paar intensiven Brechnungen bezüglich Verdichtungsverhältnis und Volumen ist auch schon ein Modell in der Theorie entstanden:

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Dies musste nur noch entsprechend umgesetzt werden, wobei nach zwei Tagen meine Interpretation des toroidalen Brennraumes entstanden ist:

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An dieser Stelle bitte nicht denken, dass ich gelernter Zerspaner oder ähnliches bin, noch dass ich DIE Technik besitze um so etwas umzusetzen:

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Die Drehbank ist fast 100 Jahre alt, ist nicht am Boden befestigt, besitzt ein 3-Backenfutter ohne Wiederholgenauigkeit und wird über einen Lederriemen betrieben.

Zu den von mir genutzten Drehmeißeln lässt sich auch nicht so viel sagen. Es sind nicht mehr die jüngsten und für diese Arbeit bestimmt gänzlich ungeeignet, aber mit etwas Fantasie kann man schöne Sachen zaubern.

Ich habe versucht das gesamte Ausmaß meiner Arbeit in Bildern festzuhalten, weil ich doch sehr fasziniert von der Gestalt war und ich das im eingebauten Zustand nicht so gut bewundern kann:

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originaler 50er Kopf im Vergleich. Der rechte sah vorher auch so aus.
Ich denke die Unterschiede sind ersichtlich.

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Die Quetschkante beträgt, sowohl mit Modellierknete, als auch mit Lötzinn gemessen, wie gewünscht 0,7mm.

Das Verdichtungsverhältnis ist mit 13,5:1 angesetzt.

Hat irgendwer schon einmal Erfahrungen mit verschieden Brennraumformen gemacht oder hat jetzt vor welche zu machen?

Noch eine kleine Angabe zu meiner Person:
Ich habe gerade Abiturprüfungen geschrieben und hab das zwischendurch gebastelt, nur aus Spaß und Interesse.
Ich bin nicht mehr auf den Vogel angewiesen, da ich mir einen ordentlichen Kurvenhobel mit 130PS auf 750ccm zugelegt habe, dem ich auch schon etwas auf die Sprünge geholfen habe.
Anbei noch zwei Bilder vom Zylinderkopf, den ich nach 80.00ßkm überholt habe:

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Das Moped läuft butterweich, keine störenden Geräusche, !wie ein geiler Staubsauger!.

Mein Leitspruch für solche Sachen ist immer

"Tuning durch Perfektion.", wenn man das berherzigt, kommt nur gutes bei raus.

Hallo,

lasernst:

zu veränderten Leistungswerten kann ich bisher noch nichts weiter sagen, da ich derzeitig noch beim Auspuffbau bin. Mein erstes Modell war nicht bequem zu sitzen/fahren, deswegen habe ich das gleich in die Ecke gelegt bevor ich den Motor gestartet hatte. Sofern es dahingehend neues gibt, gebe ich Bescheid.

Micha1983:

Zunächst besten Dank.
Wiesow hältst du eine Verdichtung von nur 13,5:1 mehr als Grenzwertig? Ist immerhin geometrisch - effektiv ist es ein Stück weniger, Habe ich aber nicht nachgerechnet. Selbst eine R6 hat serienmäßig eine Verdichtung von 13,8:1 und kann angehoben werden bis zu 14,5:1 bei Treibstoff, den es an jeder Tankstelle zu kaufen gibt. Wobei das auch noch ein Viertakter ohne sinnige Brennraumform ist.
Das ist ja der Vorteil an dieser Zylinderkopfform, dass es zu innerer Kühlung kommt und sich die Gase nicht an der Oberfläche des Brennraumes entzünden.
Und na dran. Es ist eine Yzf 750r von '93, wie gesagt Kurvenhobel.

RMJ:

An der Stelle sind die Temperaturen gar nicht dolle hoch und das sind immerhin auch 1,3mm. Die Quetschkante wir nach innen halt auch minimal größer, so dass sie ihre Aufgabe bestens erfüllt. An der Kante, welche ja nahezu bündig mit der Buchse ist, ist es somit schön kühl.
Und warum soll ich die ganze schöne Wärme durch die Kerze abgeben? Umso heißer das da drin ist, bzw. umso größer die Temperaturdifferenz zwischen der Verbrennung und der Umwelt ist, umso größer ist auch der Wirkungsgrad, heißt größere Leistungsausbeute.

Grüße Henning.

Die Quetschkante ist als Gerade ausgeführt. Der Kolbenboden oder halt Kolbendach ist relativ flach. Sie ist so gewaählt, dass es keinen Engpunkt oder ähnliches gibt, sondern ernsthaft nach innen kontinuierlich minimal größer wird.
Bei Scheemobilen hatte ich das auch gesehen und bei Modellbooten mit größerem Hubraum (siehe mein erstes Bild). Fand ich auch nicht schlecht. Erhoffen tu ich mir eine Leistungssteigerung gefühlt um das doppelte und auf dem Prüfstand um das dreifache ;D

Hallo,

@cib:

Selbstverständlich kann man annehmen, dass ich mir dadurch Drehzahlen weit über 10.000 nehme und dass ich keine senkrechte Leistungskurve im Bereich von 10,5k bis 12k haben werde - brauch ich aber auch nicht. Das Moped soll aus Spaß bewegt werden und sollte sehr gut fahrbar sein mit hoher Topend Power. Die hohe Verdichtung sorgt auf jedenfall für mehr Drehmoment im mittleren Drehzahlbereich, zudem für höhere Endleistung bei gleichbleibender Drehzahl (allein von der Theorie). Der Auspuff wird für einen sehr gleichmäßigen Leistungsanstieg ausgelegt - selbstverständlich mit 2takt kick aber halt über ein sehr langes Band.
Wenn ich weitermachen kann und es läuft, geb ich dazu mehr Infos.

Elektromensch:

Danke, werd ich machen und Bericht erstatten.
Guck dir mal die Graphen von thermischem und mechanischem Wirkungsgrad an. Die überschneiden sich irgendwann und dann ist da mehr Energie in der Temperatur des Gefährts als in der eigentlich verrichteten Arbeit.

RMJ:

werde ich machen, bin ich ja auch schon bei. Es geht nnicht nur um ein homogenes Gemisch, auch viel mehr um eine gescheite Verbrennung und Ausbreitung. Wenn da mehr Energie Richtung Zylinderkopf als zum Kolben geht, klopft es.
Ich habe bisher nur gute Ergebnisse mit hoher Verdichtung erzielt, vorausgesetzt Brennraum und Quetschkante passten.

@ Pionier_82:

Besten Dank.

lasernst:

Die Form ist relativ komplex. Du kannst sie aus vielen Kreisen verschiedenem Radius erstellen oder mit Hilfe von Polynomen. Der Winkel zwischen der Quetschkante und der Brennkammer sollte 120° betragen. Am Kerzengewinde kommts dran drauf an, ob du den optimierten (schwarz) oder den normalen toroidalen (rot) Brennraum möchtest. Beim optimierten sollte es am Ende des Kerzengewindes nahezu parallel verlaufen (als fortlaufenden Graphen betrachtet). Der Rest ergibt sich fast nach gewünschtem Verdichtungsverhältnis.

grün - hemisphärischer Brennraum

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lasernst:

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Elektromensch:

Wenn du die Leistung, die dein Motor produziert zum Großteil nutzt um dein Gemisch auf ein ultimatives Maximum zu komprimieren ist dein mechanischer Wirkungsgrad recht gering, dafür hast du aber einen hohen Wärmeeintrag. Theoretisch kann man das Spiel mit der Verdichtung auch recht weit treiben, da sich die Gase nach der Verbrennung auch umso stärker ausdehnen. Ein Faktor dabei ist dann halt die spontane Selbstentzündung entweder durch zu Hohe Kompression, falsche Quetschkante, etc.. Gegen die kann dein Motor dann erstmal anarbeiten -> läuft nicht grad dolle. Ein anderer Punkt wäre die Entzündung der Gase an der durch die Verbrennung aufgeheizte Oberfläche des Brennraumes. Läuft auf das gleiche hinaus. Hatte ich auch, wo mein Zylinder am Ende war, wobei ich ihn halt im schleifwürdigen Zustand erstanden habe und lediglich dem "tollen" Kitkolben einen neuen Kolbenring spendiert hatte (nicht vorhanden gewesen). Das Kolbenspiel betrug 0,18mm+. Zylinderkopf auf sehr hohe Verdichtung bearbeitet und lief ohne Probleme für Schrott. Hatte gutes Drehmoment bei längster Übersetzung und man konnte entspannt bei wenig Drehzahl mit 80 fahren. 100 kurzzeitig, dann hat er sich selbst ausgebremst, aber kein Klemmen/Fressen. Dem Teil konnte man im kalten Zustand die Sporen geben (war ja schon fertig) War sehr erstaunlich, was der weggedrückt hat, aber sofern er etwas Temperatur bekommen hatte waren höhere Drehzahlen nicht mehr schick.

Gruß

Ich spreche ja auch eher von einem Verdichtungsverhältnis von 1:16. Da fängt "normaler" Ottokradtstoff ohne weitere äußere Einwirkungen an sich selbst zu entzünden.