Zylinderkopf Kontur bestimmen

Zitat von 86er

Nun musste ich beim verbauen festellen das ich nun deutlich weniger Leistung und Drehmoment habe, dafür der Motor jetzt aber besser überdreht.

Das ist ein Typischer Fall von weniger Verdichtung. Bei weniger Verdichtung überdrehen die Motoren weiter, entwickeln aber weniger Drehmoment und damit weniger Leistung.
Ich hab zum bestimmen der Radien- Radienlehren da. Ich schleife mir dann einen Naturstahl (HSS) im passenden Radius an und drehe die Kontur dort rein. Ansonsten halt mit dem Tiefenmaß die Tiefe bestimmen und los gehts.

Ich stimme dir aber zu: hab auch schon ein paar Köpfe berechnet, aber meißtens gehen die zufälligen Köpfe trotzdem am besten.

Es spielen folgende Punkte eine Rolle:

Anteil Quetschfläche
Form Kontur
Volumen
Winkel der Quetschfläche

Und, wie weit die Zündkerze in den Brennraum steht, was oft beim abnehmen von Konturen nicht beachtet wird.

Ich drehe die Radien nicht mit einem passenden Stahl, sondern mit einem Stahl mit zu kleinem Radius bzw. gleichmäßigem Radius und Verfahre lieber in den Achsen. Dadurch kommt es nicht zum Rattern.

Du kannst den Kopf auch mit irgendwas ausgießen, Silikon oder Abformmasse oder so und dann mit dem neuen Kopf vergleichen.

Der Simsonkopf erreicht, warum auch immer, oft eine höhere Leistung.. Ist kein Einzelfall. Wahrscheinlich liegts an der Kerze, die oft nen Kilometer im Brennraum steht.

Das werde ich auch noch in Angriff nehmen.

- Referenzkopf abgießen
- Abguss teilen und vermessen
- Maße notieren
- CNC- Drehe damit füttern
- hoffen, dass die Kurve näher am Referenzkopf ist

Wenn ich mir deine Bilder so ansehe, dann sieht das aus, als würde der DT Kopf schön mit dem Brennraum 90° zur Dichtkante beginnen. Bei dem S51 Kopf sieht es aus, als wäre dort noch mehr Material vorhanden und der Brennraum beginnt quasi schon im Radius. Damit hast du dann natürlich auch mehr Verdichtung- was deinen besser gehenden Kopf erklärt.

Wichtig beim Kopf ist außerdem auch die harte Kante von der Dichtfläche zum Brennraum. Auch muss man oft auf die Stabilität der Köpfe beim Abdrehen achten. Nicht jeder Kopf hat so viel Umguss wie der S51 Kopf. Beispielsweise Trabantköpfe eignen sich nicht wirklich zum ausdrehen- die sind zu dünn.

Das Brennraum Volumen lässt sich am besten mit einer Plexiglascheibe, einer Farbigen Flüssigkeit und ner Pipette aus der Apotheke bestimmen. Einfach ein kleines Loch in die Scheibe bohren, die Scheibe auf den Brennraum legen und beispielsweise mit Tinte eingefärbten Wasser mit der Pipette auslietern bis keine Luftblasen mehr unter der Glasplatte sichtbar sind. Das ist meiner Meinung nach die genauste Methode um die Verdichtung zu ermitteln. Ich habe auch immer einen Tropfen Fit ins Wasser gemacht, um die Oberflächenspannung zu brechen. Das ist aber durch die Scheibe glaub nicht nötig. Am besten sollte man auch beim auslietern in jeden Kopf die gleiche Zündkerze einschrauben.

Die Methode ist leider fehlerbehaftet und führt zu verfälschten Ergebnissen und man begibt sich auf den Holzweg.

Dass Brennraumvolumen im Kopf selber ist ja nur weniger als 1/10 des Hubraumes, denn der Quetschspalt kommt ja als Rechengröße noch zum Brennraum dazu. Bei den kleinen Hubräumen wird das schnell Problematisch einen 1/10ml abzumessen der aber das Ergebnis erheblich beeinflusst. Weiterhin muss der Radius aus der Kolbenbodenkontur genau ermittelt werden, denn dieses sich ergebende Volumen muss ja im Kopf wieder zum Abzug gebracht werden.

Wenn man so einen Brennraum auf der Messmaschine ausmisst und dann den Vergleich mit den Ergebnissen mit der Auslitermethode macht kommen an der Auslitermethode ganz schnell Zweifel auf. Ja das Volumen in der Zündkerze wurde beide Male berücksichtigt aber die Differenzen sind dennoch erheblich.

Die besten Ergebnisse hat man noch, wenn man den montierten Kolben in OT mit Fett zu Zylinderbahn abdichtet, dann den Kopf montiert und über die Kerzenöffnung mit Öl auslitert. Hierbei hat man das maximale Auslitervolumen (geringer Messfehler) und alle Unsicherheiten wie Kolbenbodenkontur, Quetschspalt etc. gleich mitberücksichtigt, nur das Kerzenvolumen muss noch dazugerechnet werden.

Moin Moin!

Ich hatte mich vor einiger Zeit mal mit dem Thema Brennraumkontur befasst.
Allerdings für die MZ ETZ 125 mit original Zylinder oder leicht getuntem Zylinder.
Die grundsätzlichen Auslegungskriterien/Standardwerte, die man in der Lektüre so findet, sind folgende:

1.)
Quetschflächenanteil: 50 % (entspricht Ø 37 mm, wenn man 52 mm Zylinderbohrung annimmt)

2.)
Quetschmaß: 1,5% vom Hub (entspricht 0,9 mm bei 58 mm Hub)

3.)
Verdichtung geometrisch: 11:1 bis 12:1

4.)
Übergang Quetschfläche-Brennraum: scharfkantig oder minimaler Radius

5.)
Oberfläche Quetschfläche und Brennraum: möglichst glatt

6.)
Brennraumform: Kugelform (Vorteil bei Spülung)
Ggf. mit Abflachung oben beim Kerzengewinde.

7.)
Brennraumtiefe: So flach wie es die Verdichtung zulässt (Vorteil bei Spülung)

8.)
Kontur der Quetschkante:
Im einfachsten Fall linear (Kegelform), dann ergibt sich aber zum kugelförmigen Kolbenboden kein paralleler Spalt, sondern ein sich öffnender.
Besser wäre eine Quetschkantenkontur, die die Wölbung des Kolbens hat und nach innen hin leicht öffnet.

9.)
Quetschgeschwindigkeit: Ca. 25 m/s.
Da dieser Wert nur mit einer entsprechenden Software bestimmt werden kann,
würde ich diesen Wert als Hobbyschrauber nicht beachten.

10.)
Zündkerzengewinde darf nicht in den Brennraum hinein ragen.
Ggf. muss eine zusätzliche Scheibe unter die Zündkerze.

11.)
Radius der Brennraumkugel:
Ergibt sich, wenn man Quetschfläche, Verdichtung und Brennraumhöhe vorgibt.
Durch Veränderung der Brennraumhöhe kann man spielen bis der Radius einen sinnvollen (möglichst groß) Wert ergibt.
Es wäre auch möglich, den Radius vorzugeben.
Dann ergibt sich die Brennraumhöhe.

Nach diesen Vorgaben habe ich dann mal eine Brennraumkontur konstruiert.
Allerdings nicht für die 125er, sondern für die 300er ETZ.
Am besten geht sowas mit einem 3D-CAD-Programm wie Solidworks.
Da sieht man immer gleich was geht und was nicht und welche Verdichtung gerade vorliegt.
Das Kolbendach bzw. die Kolbenwölbung muss man natürlich mit rein konstruieren, sonst stimmt der Verdichtungswert nicht.
Herausgekommen ist folgendes:

Der Aufwand war etwas größer - es musste erst Material aufgeschweißt werden.
Dann wurde die Kontur 3D-gefräst.
Die Kerzengewinde wurden gleich mit Helicoil-Einsätzen versehen, aus Angst die Gewinde würden im aufgeschweißten Alu nicht besonders lange halten.
Möglich wäre es auch gewesen, gleich auf Kerze mit langem Gewinde umzubauen.
Es waren zwei Köpfe und beide Nutzer sind sehr zufrieden.
Mehr Drehmoment in untern/mittleren Drehzahlen und ein besseres Überdrehverhalten.
Auf dem Prüfstand waren wir aber leider vorher/nachher nicht.
Man muss auch dazu sagen, dass beide vorher mit notdürftig umgearbeiteten 250er Köpfen gefahren sind, wo der Quetschflächenanteil exorbitant groß war.

MfG Hans

Moin,

Bei Luftgekühlten Zylindern ist auch der minimale Abstand von Masseelektrode-Zündkerze zum Kolbenboden zu beachten, in OT etwa 4-3,5mm.
Quetschkantenfläche 0°bis 2°zur Zündkerze/Brennraumkugel auslaufen lassen.

Mfg Klemens

zu 1.) kleiner Quetschflächenanteil besser führ hohe Drehzahl, großer Flächenanteil besser für Drehmoment bei niedriger Drehzahl (hier spielt Punkt 9 die Quetschgeschwindigkeit mit rein)

zu 3.) Verhältnisvorgabe hängt vom Drehzahlniveau des Motors ab, verhält sich wie mit dem Quetschflächenanteil Punkt 1

zu 4.) auf jeden Fall kleiner Radius, denn scharfe Kanten führen zu lokalen Temperaturspitzen im Brennraum welche dann Klopfnester verursachen, eine scharfe Kante bereitet das Gemisch zwar gut auf aber der Nachteil überwiegt hier

zu 9.) die Quetschgeschwindigkeit kann mit dem Öffnungswinkel, der Spalthöhe, der Fläche und der Drehzahl abgestimmt werden, Werte über 30m/s führen zum Klopfen

zu 4.)
Ich vermute auch, dass die Spülung etwas sauberer abläuft und es zu weniger Mischung von Frisch- u. Abgas kommt, wenn am Übergang ein kleiner Radius ist statt der scharfen Kante.
Der Spülstrahl muss ja von unten kommend in der Brennraumkugel umgelenkt werden und dann wieder nach unten zum Auslass.
Bei der 300er ETZ habe ich hier aus dem Bauch raus einfach mal einen R 0,3 festgelegt, weil ich dazu keine weiteren Infos gefunden habe.
Wahrscheinlich kann man da noch etwas größer gehen, ohne den Quetscheffekt abzuschwächen.

zu 6.)
Es gibt ja auch 2T-Brennräume, die haben die Form es Kegelstumpfes ohne Radius.
Zum Beispiel bei dem RZT-ETZ-160-Kit.
Den Sinn dahinter verstehe ich absolut nicht, abgesehen von der einfachen Herstellbarkeit.
Die scharfen Ecken (oben neben der Kerze) können doch gar nicht richtig ausgespült werden.

Die Kontur steht den Konturen mit Radien in nichts wirklich nach lt. Heiko

zu 4.) Die Kante ist sehr entscheidend für die Gemischhomogenisierung im Brennraum. Man erzeugt an der Stelle bewusst hohe Geschwindigkeiten um Turbulenzen im Brennraum zu erzeugen. Ein großer Radius wirkt sich daher negativ aus.

Nur ein homogenes Gemisch im Brennraum kann sauber und präzise gezündet werden und man unterbindet so etwaige Selbstentzündungen die sich durch eine klopfende Verbrennung bemerkbar machen.
Ist das Gemisch im Brennraum inhomogen, so gibt es Regionen die reaktiver sind als andere. Dabei kann es zum Zündverzug oder eben an einer anderen Stelle im Brennraum zu einer unkontrollierten Selbstentzündung kommen, was dann zum Klopfen führt. Hier hilft dann nur Reduzierung der Verdichtung.

Erst die Erfindung der Quetschkante, ermöglichte die Verdichtung erheblich anzuheben und die Verbrennung kontrollierbar und effektiver zu machen.

zu 6.) Wird der Brennraum nicht Halbkugelförmig ausgebildet so erhöht sich immer die relative Oberfläche zum Brennraumvolumen, es kann dadurch mehr Energie an den Kopf abgegeben werden. Die Geschwindigkeit der Verbrennung selbst kann damit auch beeinflusst werden. Der Wirkungsrad reduziert sich jedoch etwas, weil das Gemisch unmittelbar an der dann größeren Brennraumumschließungsfläche nicht zu 100% umgesetzt werden kann. Die Stickoxid-Werte im Abgas fallen, die HC-Werte steigen.

Zitat von flymo

zu 4.) Die Kante ist sehr entscheidend für die Gemischhomogenisierung im Brennraum. Man erzeugt an der Stelle bewusst hohe Geschwindigkeiten um Turbulenzen im Brennraum zu erzeugen. Ein großer Radius wirkt sich daher negativ aus...

Ich weiß ja.
Die Frage ist doch nur, welcher Radius an dieser Stelle der ideale Kompromiss ist.

Denke die von dir gewählten 3/10 sollten okay sein.

Das verhält sich wie mit den anderen Parametern auch, ein Patentrezept gibt es dafür auch nicht, also so scharfkantig wie nur möglich so rund wie nur nötig.