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Warum auslitern? Das Kompressionsvolumen1Definition Kompressionsvoulmen: Das Kompressionsvolumen entsteht innerhalb des Brennraums, wenn sich der Kolben im OT befindet. Befindet sich die obere Kante der Ringpartie des Kolbens im OT unterhalb der Zylinderoberkante, so bilden auch Teile des Zylinders das Kompressionsvolumen. Das Kompressionsvolumen wird auch als Restvolumen oder Brennraumvolumen bezeichnet.Quelle:http://wespenblech.square7.ch/archiv/enzyklopaedie-brennraum/#Kompressionsvolumen› im Zylinderkopf beeinflusst wesentlich die Leistung eines Motors. Eine Optimierung des Kompressionsvolumens beeinflusst das gesamte Drehzahlband eines Motors. Die Hersteller von Zylindern für die Vespa schreiben oftmals bestimmte Verdichtungsverhältnisse vor, hierzu ist die Kenntnis des Kompressionsvolumens notwendig.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Vorbereitung
- 2 Das Auslitern
- 3 Berechnung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses
- 4 Berechnung des effektiven Verdichtungsverhältnisses
- 5 Fazit:
- 6 Themenverwandte Beiträge:
Vorbereitung
Der Motor der Vespa sollte möglichst ausgebaut sein. Denn nur so bekommt man ohne spezielle Hebebühne den Zylinder in eine Position, dass später die Flüssigkeit zum Auslitern in alle Bereiche des Zylinderkopfes gelangt.
Wir benötigen
- Werkzeug zur Demontage des Zylinderkopfes
- Gradscheibe
- Blumenwickeldraht
- Kolbenstopper
- Eine entsprechende Spritze (bekommt man in der Apotheke)
- Fett
- Spülmittel
Das Auslitern
Vorüberlegung
Reicht es aus, wenn man den Zylinderkopf auslitert? Nein, denn das Volumen im Zylinderkopf bildet nicht zwangsläufig das Kompressionsvolumen. Oftmals ragt der Kolben und/oder das Kolbendach im oberen Totpunkt in das Volumen des Zylinderkopfes (siehe Bild), oder aber der Kolben befindet sich im oberen Totpunkt unterhalb der Zylinderoberkante.
Oberen Totpunkt des Kolbens ermitteln
Das Kompressionsvolumen kann nur dann genau ermittelt werden, wenn sich der Kolben im Zylinder im oberen Totpunkt befindet. Deswegen muss der Kolben zunächst möglichst genau im oberen Totpunkt positioniert werden.
Ich habe mir hierfür eine Gradscheibe aus dem Internet herunter geladen und diese dann passend für eine CD ausgedruckt. Die Gradscheibe habe ich nun am Kurbelwellenstumpf befestigt. Dazu musste ich das Polrad abmontieren.
Als Nächstes habe ich mir ein Stück Lötdraht genommen und diesen an der Verschraubung für die Zündgrundplatte befestigt. Man kann den Draht aber auch an der Verschraubung für die Lüfterradabdeckung positionieren. Der Draht dient nun als Zeiger, obgleich Blumenwickeldraht sich noch besser eignet. In den Zylinderkopf des montierten Zylinders wird nun ein Kolbenstopper hinein gedreht. Nun drehe ich den Zylinder einmal im Uhrzeigersinn bis der Kolben an den Kolbenstopper anschlägt. Die Gradzahl auf der Gradscheibe wird notiert. Dann drehe ich den Kolbenstopper gegen den Uhrzeigersinn bis Anschlag an den Kolbenstopper und notiere mir die Gradzahl.
Der Kolbenstopper kann nun entfernt werden. Der OT befindet sich genau zwischen den beiden ermittelten Gradzahlen. Bei mir war diese Position 61 Grad vor OT auf der Gradscheibe. Man kann jetzt noch den Kolben auf dem Mittelwert positionieren (in meinem Fall die genannten 61 Grad vor OT) und dann die OT Markierung der Gradscheibe in Richtung Draht verschieben (Position mit der Gradscheibe „nullen“).
Zylinderkopf abdichten
Als Nächstes habe ich den Zylinderkopf demontiert. Zunächst habe ich den Kolben im OT positioniert und betrachtet. Die exakte Positionierung des Kolbens im oberen Totpunktes hat sehr gut funktioniert, hierzu sieht man auf dem Foto links noch einmal sehr schön die Position des Kolbens im OT. Beim Malossi 210 alt mit 57 mm Kurbelwelle schließt der Kolbenboden bündig mit der Zylinderoberkante (Dichtfläche) ab. Das ist aber nicht immer der Fall, dass der Kolben so bündig abschließt. Das liegt an den Fertigungstoleranzen der verschiedenen Bauteile.
Ich habe mich nach etwas Fett umgeschaut und bin schnell fündig geworden, schließlich habe ich zwischen Kolben und Zylinderwand das Fett aufgetragen. Das Fett sorgt dafür, dass beim Auslitern die Flüssigkeit nicht zwischen Zylinderwand und Kolben durchsickert. Anschließend habe ich auf der Dichtfläche des Zylinderkopfes ebenfalls grob Fett aufgetragen. Schlussendlich wurde der Zylinderkopf wieder auf dem Malossi 210 Zylinder montiert. Wenn Ihr spezielle Kopfdichtungen benutzt, so müssen diese ebenfalls montiert werden.
Auslitern mit Spritze aus der Apotheke
Der Brennraum im Zylinder war nun abgedichtet, weiterhin befand sich der Kolben im OT. Damit ich nun das Kompressionsvolumen auslitern konnte, habe ich mir aus der Apotheke eine Spritze besorgt und diese mit entspanntem Wasser (Pril Spülmittel) aufgefüllt. Den Motorblock habe ich im Schraubstock so positioniert, dass der Zylinder senkrecht stand. Vor dem Auslitern habe ich auf der Spritze 41 ml abgelesen.
Nun habe ich mit der Spritze die Flüssigkeit in das Restvolumen bzw. Kompressionsvolumen gefüllt, schließlich stand die Flüssigkeit bis zum Rand der Zündkerzenbohrung. Im Nachhinein habe ich gelesen, dass beim Kompressionsvolumen auslitern das Kerzengewinde bis zur Hälfte aufgefüllt werden soll. Das Volumen müsste ich dann später bei meinen Berechnungen mit einkalkulieren. Die Auswertung der Spritze ergab, dass sich 24,8 ml Prilwasser im Kompessionsvolumen befanden. Hinzu kämen noch die 1 ml aus dem Zündkerzengewinde. Die lasse ich aber weg. Die Zündkerze steht nicht soweit aus dem Brennraum heraus, dass man noch ein halbes Kerzengewinde einkalkulieren müsste. Deswegen: Pi mal Daumen 25 ml.
Berechnung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses
Um das geometrische Verdichtungsverhältnis zu berechnen, frage ich mich erst einmal, was das mit dem Wert auf sich hat.2Hilfreich hierzu ist ein Beitrag über den Brennraum in der Wespenblech Enzyklopädie: Brennraum (Wespenblech Enzyklopädie) Als Geometrisches Verdichtungsverhältnis εg bezeichnet man (vor allem im Zusammenhang mit Verbrennungsmotoren) das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung (Gesamtvolumen) zum verbliebenen Raum nach der Verdichtung (Kompressionsvolumen oder Restvolumen). Also wie oft passt das Restvolumen in das Gesamtvolumen hinein. Die Formel dazu schaut folgendermaßen aus:
εg = (Vh + Vk) / Vk
- Hubvolumen = Vh
- Kompressionsvolumen (Restvolumen) = Vk oder Vc
- Gesamtvolumen Vges = Vh + Vk
Rechnung:
εg = (210 + 25) / 25 = 9,4
Das von mir ermittelte geometrische Verdichtungsverhältnis εg bei meinem Malossi 210 alt beträgt 9,4 zu 1. Malossi schreibt ein geometrisches Verdichtungsverhältnis von 10,5 zu 1 vor, mit anderen Worten: Das geometrische Verdichtungsverhältnis bei diesem Zylinder ist viel zu gering. Die Quetschkante betrug 1,9 mm.
Berechnung des effektiven Verdichtungsverhältnisses
Die Berechnung des Geometrischen Verdichtungsverhältnisses ist hilfreich, jedoch beeinflusst der Auslass im Zweitaktzylinder das Verdichtungsverhältnis, denn so lange der Auslass im Hubvolumen offen ist, kann nicht verdichtet werden. Wir benötigen dazu das das Resthubvolumen Vhr, welches sich aus der Distanz Auslassoberkante bis OT multipliziert mit der Grundfläche des Zylinders ergibt:
Vhr = (Distanz Auslassoberkante bis OT x (Pi x (Zylinder Durchmesser/2)2))/1000
Die abgeänderte Formel berechnet das Effektive Verdichtungsverhältnis εe und schaut dann so aus:
εe = (Vhr + Vk)/Vk
Beispiel: Berechnung des effektiven Verdichtungsverhältnisses εe meines Malossi 210 alt. Folgende Werte benötigen wir:
- Vh = 210 ccm
- Vk = 25 ccm
- Zylinder Durchmesser = 68,5 mm
- Ah = 32 mm
Vhr = 32 x (Pi x (68,5/2)2) = 117 ccm
εe = (117 + 25)/25 = 5,68 zu 1
Das von mir ermittelte effektive Verdichtungsverhältnis bei meinem Malossi 210 alt beträgt 5,68 zu 1. Malossi schreibt für den Malossi 210 alt ein geometrisches Verdichtungsverhältnis von 10,5 zu 1 bei 57 mm Hub vor. Um einen Vergleich zu haben, muss ich nun also das gegebene geometrische Verdichtungsverhältnis auf ein effektives Verdichtungsverhältnis umrechnen. Das Kompressionsvolumen bei einem geometrischen Verdichtungsverhältnis von 10,5 zu 1 beträgt 22,1 ccm. Diesen Wert gebe ich in den zweiten Teil der Formel zur Berechnung des effektiven Verdichtungsverhältnisses ein:
εe = (117 + 22,1)/22,1 = 6,29 zu 1
Fazit:
Ich werde bei diesem Zylinderkopf etwas Dichtfläche abtragen müssen, damit ich das Verdichtungsverhältnis in dem Zylinder erhöhen kann. Ich denke, dass ein Kompressionsmessgerät mehr Sinn macht als ein Auslitern, wenngleich die Hersteller leider nur Verdichtungsverhältnisse in ihren Broschüren angeben und keine Kompressionsdrücke.
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