Richtiges Tuning (auch für Simson)

Dieses Thema soll Interessenten auf kurze und übersichtliche Art und Weise eine grundsätzliche Vorgehensweise beim Tuning darlegen.

Vorbereitung
Doch bevor es an die eigentlichen Maßnahmen geht gilt es eine Gute Basis zum Tuning herzustellen, deshalb sollte die im Thema "Tuning Grundlagen" Checkliste von Superplus abgearbeitet werden.

Link: >>Tuning Grundlagen<<

Wer sich ohne Prüfung dieser Punkte an dasTuning wagt, muss zwangsläufig mit nicht zufriedenstellenden Ergebnissen zufrieden geben, oder kann den Erfolg oder Misserfolg der Maßnahmen nicht beurteilen.

Bevor jetzt aber leichtsinnig zum Fräser und Schleifpapier gegriffen wird muss noch der IST-Zustand festgestellt werden. Am Besten ist es wenn ihr jetzt euch ein Notizbuch schnappt und notiert alle Einstelldaten.Hier die wichtigsten auf einen Blick:
- Vergasereinstellung, diese ist sehr wichtig wenn nicht sogar das wichtigste überhaupt, also alles aufschreiben!!!
- Ansprechverhalten
- Zündzeitpunkt
- Höhe des Quetschspaltes
- wenn möglich Krafststoffverbrauch
- reale Kompression (zu messen mit einem Kompressionsmanometer, gibt es zB bei Louis für ein paar Euro)
- die Parameter die euch wichtig sind, Endgeschwindigkeit,Beschleunigung (kann man auf einer ausgemessenen Teststrecke feststellen)
Sind diese Werte erstmal vorhanden, kann es schon los gehen...

Richtiges Tuning ist wirklich eine mühsame Angelegenheit und man sollte es nicht mit einem Schuss ins Blaue versuchen, das kann schnell schief gehen. Nehmt ALLE Änderungen einzeln vor, sonst kann es sein das die positive Wirkung der 1. Veränderung und die negative Wirkung einer 2. Änderung sich gegenseitig Aufheben und ihr nix feststellen könnt.

Vor der Bearbeitung ist der IST-Zustand festzuhalten!

Der erste Schritt:
Schaut euch die Bauteile genau an, prüft diese dabei auf Herstellungstoleranzen und Fehler. Schnappt euch euer Notizbuch und messt die Bauteile genau aus, wenn ihr dann später was ändertnotiert genau was gemacht wurde. Überlegt euch die Wirkweise und Funktion der Bauteile, dabei ist es hilfreich sich dabei In den Motor hinein zu denken. Bei Kanälen würde ich mich zum Beispiel immer in die Lage eines Gasteilchens hineindenken und überlegt wie es einem selber gehen würde wenn ihr da drin stecken würdet.

Blueprinting:
Dies heisst im Prinzip nix anderes als die Fertigungstoleranzen zu beseitigen, während der Herstellung von Serienteilen gilt es immer einen Kompromiss zwischen Kosteneffizienz und Formgenauigkeit zu finden, dies kann für uns Segen und Fluch zugleich sein. Zum Einen ist da Freude über die Möglichkeit ohne den Zukauf von anderen Tuningkomponenten die Leistung zusteigern und zum Anderen der Ärger dass man für sein hart erwirtschaftetes Geld so einen Schund bekommen hat... Ein Gutes Beispiel ist sicherlich der Vergleich eines Orginalzylinders von Simson zu dem in Polen hergestellten Almot Replika-Zylindern. Beim Betrachten des Gussbildes insbesondere im Bereich der Gusskerne sind signifikante Unterschiede zu sehen. Dabei sind es grade diese Toleranzen die so einiges bewirken wenn man diese entfernt. Viele machen den Fehler und gehen als Erstes gern an die Steuerwinkel, aber diese zu Verändern ist oft schon eher ein Schritt in Richtung höhere Drehzahlen, was nicht immer erwünscht ist. Blueprinting halte Ich persönlich auch für eine Art "legales Tuning" schon allein aus der Tatsache heraus dass das Ziel dieses Prinzips die von der Herstellerseite als optimal erachtete Funktion des Bauteils ist.

Zur Veranschaulichung möchte ich mich eines Beispiels aus dem Buch "Two-stroke performance tuning" von Graham Bell bedienen:

Der Quetschspalt:
Als Quetschspalt ist, um es kurz zu umschreiben,der Abstand des Kolbenbodens zum Zylinderkopf im Bereich der Zylinderwandung.

Die Größe dieser Spalte wird nun durch eine Vielzahl von Toleranzen beeinflusst, welche ich euch kurz auflisten möchte (ich erinnere: es handelt sich um Toleranzen nicht um die Auslegung der Bauteile - in den Klammern dahinter mal eine fiktive Toleranz):
1. Lotrechter Abstand der KW-Lagersitze zur Zylinderfußdichtfläche (+0/-0,1mm)
2. Dicke der Fußdichtung (+0,1/-0,1mm)
3. Hub der Kurbelwelle (+/- 0,02mm)
4. Läge des Pleuls (+/- 0,01mm)
5. Kompressionshöhe des Kolbens (+/- 0,05mm)
6. Höhe des Zylindes (+/- 0,1mm)
7. Höhe der Dichtfläche zur Quetschkante am Zylinderkopf (+0,1mm)

Im schlimmsten Fall hätte man dann wenn wir von einem Werkseitig idealen Quetschspalt von 1,1mm ausgeht, einen Quetschspalt von 1,48mm, das sind 35% Abweichung vom Optimalwert!!! Andersrum könnten es aber auch nur 0,82mm (-25% Abweichung) sein, dass heisst der Quetschspalt kann hier im Beispiel um 0,66mm schwanken.

Um ein Prinzip Verbessern zu können bedarf es dessen Kenntnis, nur dann kann man ernsthaft an der Verbesserung arbeiten. Da Wir ja eben im Beispiel den Quetschspalt ins Auge gefasst hatten können wir auch gleich damit weitermachen.

Der Quetschspalt:
Was macht eigentlch diese kleine Kante dort im Zylinderkopf, eins ist klar: zu optischen Zwecken ist sie nicht dort. Um die Funktion zu Verstehen muss man sich vorstellen was dort passiert. So betrachten wir einen Teil des Arbeitsspiels im Zylinder, und zwar den zwischen Schliessen des Auslasses und dem Oberen Totpunkt (OT). Nach dem der Auslass verschlossen ist ist nun das Kraftsoff-Luft-Gemisch entgültig der Möglichkeit beraubt sich durch Selbigen der sicheren Verbrennung zu entziehen. Mit der Aufwärtsbewegung des Kolbens wird das Gas kompremiert, aber keines Falls gleichmässig. Da die Verdichtung derart schnell von statten geht, ist es dem Gas nicht vergönnt die lokalen Druckunterschiede vollständig auszugleichen. Warum ist das so? Stellen Wir uns doch einfach mal Vor Wir würden das Gas welches im Zylinder gefangen ist in Trinkhalme füllen und diese Stellen wir alle hübsch nebeneinander in des Zylinder die Halme sind an ihrer Stelle immer genau so lang wie der weg zur Zylinderkopfkontur. (am Rand also deutlich kürzer als in der Mitte). Der Kolben drückt gleichmässig das Gas zusammen. Da aber die Randhalme viel Kürzer sind als die in der Mitte wird am Rand viel früher ein hoher Druck entstehen als in der Mitte, wir haben also ein Druckgefälle in Richtung Zylindermitte.
Beim Weitern Kompremieren muss wird das Gefälle immer größer und das Bestreben des Gases in die Zylindermitte auszuweichen immer größer. Wir befinden uns jetzt ca 20-16° vor OT die Zündkerze blitzt kurz und das Gas fängt an das sich in der Kuppel quasi kugelförmig durchzubrennen. Wirklich? Tut es zum Glück nicht, sonst wären durchgebrannte Kolbenböden die Tagesordnung, an dieser Stelle tritt nämlich das bedrückte Gas der Randzone auf die Bühne der Verbrennung, Was für ein Schauspiel. Dieses Unverbrannte Gas drückt jetzt von unten auf unseren Feuerball schiebt ihn weg vom Kolbenboden und entzündet sich dabei selbst.
Wir befinden Uns jetzt kurz hinter den Oberen Totpunkt, die letzten Reste unseres Randgases sind gerade im Begriff sich zu entzünden und die Flamme fängt an sich auf dem Kolben in Form eines imensen Druckanstieges auszuwirken, welcher den kolben nach unten drückt. Optimaler Weise sollte der entstandene Druck möglichst Zeitgleich auf den Kolbenboden treffen denn so wird der Kolben optimal beschleunigt. Im Regelfall ist die Verbrennung spätestens 40° nOT weitestgehend abgeschlossen und das Gas versucht sich nur noch zu Entspannen. Ich hoffe diese Recht Ausführliche aber bei weitem nicht vollständige Beschreibung der Verbrennung hilft zu Verstehen warum die Gestaltung des Zylinderkopf so ist wie sie oft anzutreffen ist. Genau deshalb haben sich im Übrigen asymmetrische Zylinderköpfe nicht bewährt.

Aber nun zur alles entscheidenen Frage wie groß sollte der Quetschspalt sein? Bell geht davon aus:

Allerdings denke Ich das man bei luftgekühlten Motoren im 50cc Bereich sich lieber von den 0.5mm weit fern hält, ist man im betriebswarmen Zustand bei einem Spalt von 0.8mm sollte man es dabei belassen.

Porting
Darunter versteht man das strömungsgünsige gestalten des Motors, dies kann auch schon das Verändern von Steuerwinkeln einbeziehen aber belassen wir es zunächst beim Optimieren der Strömungsverhältnisse. Nun ist dies keine große und geheimnissvolle Sache, sondern im Grunde sogar recht einfach, Ziel ist nämlich es alle Strömungswiderstände gering zuhalten.

Diese Kanten sind strömungstechnisch gesehen schon wirklich unschöne Dinger, aber es geht noch schlimmer. Eine Dichtung die in einen Kanal hinein ragt ist die Summe der in Fall 1 und 2 dargestellten Hemmnisse. Es kommt also zu einer Stauchung und einer starken Verwirbelung des Gasstroms, wodurch der Strömingswiderstand imens steigen kann. Also gilt es penibel darauf zu achten das Dichtungen niemals in einen Kanal hineinragen. Ich persönlich bevorzuge es daher immer meine Dichtungen selber zu schneiden. Wichtig dabei ist natürlich die richtige Wahl des Dichtmaterials, so muss eine Dichtung gegebenenfalls benzinfest bzw ölfest sein. (Dichtpapier bekommt man entweder bei namhaften Zubehörhändlern oder mit etwas Glück auch bei der nächsten KFZ-Werkstatt)

Einlass:
Bei der Gestaltung des Einlasses gibt es einiges zu beachten, neben der möglichst strömungsgünstigen Gestalltung gilt es hier Geometrien und Spülrichtungenund -geschwindigkeiten zu berücksichtigen. Wer sich den Einlass des Simsonzylinders mal genau anschaut wird feststellen das der dieser nicht irgendwie in den Zylinder mündet. Zum Einen Verändert sich der Querschnitt von einem Kreis am Flansch zu einem Rechteck zund zum andern wird der Winkel des Gasstroms am Ende des Einlasses nach stark nach Unten abgelenkt. Auch die Flächen werden dabei größer, haben wir am Flansch 201mm² so sind es an der Laufbuchse 316mm² also das 1,57-fache des Vergaserfläche. Das entspricht einem Kreisdurchmesser von 20mm also beträgt Einlassfläche das 1,25-fache des Vergaserdurchmessers. Bezieht man jetzt noch die mittlere Länge des Einlasskanals mit ein erhält man einen überschlägig gemittelten Winkel von 1,9° (Der maximale Winkel beträgt 5,24° (XY-Ebene) und der minimale Winkel -1,91°(XZ-Ebene)). Aber warum macht man das? Die Antwort ist in der Strömungslehre zufinden (Venturi-Effekt). Einfach gesagt ist so die Gasgeschwindigkeit im Vergaser am größten, da er die engste Stelle im System darstellt. Dies macht man damit auch bei niedrigen Gasgeschwindigkeiten (also bei geringen Drehzahlen) eine möglichst gute Gemischaubereitung im Vergaser stattfinden kann. Aber zurück zum Einlasskanal, wenn man sich selbigen am Simsonzylinder mal genau anschaut wird man erkennen das die untere Kanalkante relativ strömungsungünstig ist durch geschickte Bearbeitung kann da einiges verbessert werden. Zu Berücksichtigen ist bei der im Bild gezeigten Bearbeitung dass sich der Einlasssteuerwinkel vergrößert - Die Wirkung ist also gleich dem Kürzen des Kolbenhemdes.

Die Spülrichtung des Einlasskanals sollte dabei in Richtung KW geschehen, damit sich das Frischgas genau dort ansammelt wo wir es auch benötigen.

Zitat von Marvin

Klartext: wird der Einlaß vergrößert, heißt das auf der Maschine befindet sich: Zylinder, Kunststoffdichtung, Vergaser im Montagezustand - alle 3 Komponenten bekommen anschließend (nach Aufarbeiten) außen eine Abrissmarkierung bevor sie wieder auseinandergebaut werden und können daraufhin in eben dieser Position welche den Zustand beim Bearbeiten anzeigt wieder montiert werden, es scheint mir ein einfacher und effizienter Weg zur Minimierung eben der besagten Strömungsverluste zu sein.

Vergaser und Luftfilter

Nach dem nun das Thema „porting“ kurz angeschnitten wurde möchte ich mich einem sehr wichtigen Teilbereich zuwenden, dem Vergaser und Luftfilter.

Grundsätzlich gilt hier nicht: „viel hilft viel“, vielmehr gilt es eine saubere Gemischaufbereitung über ein möglichst breites Band zu bewerkstelligen. Nun was ist denn ein gutes Kraftstoff-Luft-Gemisch?

Starten: 1 : 1-3
Standgas: 1 : 8-10
Untertourig: 1 : 10-13
Normal: 1 : 14-16
Volllast: 1 : 12-14

(Two-Stroke Performance Tuning – A.G. Bell, S. 120)

Die Aufgabe des Vergasers ist es also diese Verschiedenen Anforderungen zu erfüllen, dabei wird auch klar warum die Baugruppe Vergaser aus 3 bis 4 Einzelvergasern besteht. (Start, Teillast, Volllast und optional Powerjet) Nur wenn alle Bereiche sauber auf den Motor abgestimmt sind läuft der Motor auch gut. Es genügt nun mal nicht einfach nur die Hauptdüse zu ändern. Und dieser Punkt führt zwangsläufig auch zu Wahl des Vergaserherstellers, und da gebe ich euch nur einen Tipp:

Vergesst Arreche, BVF und den Billigkrempel namens Koso! (Persönliche Meinung)Ich selber bevorzuge Delorto aber auch Mikuni und Keihin sind gute Vergaser für Tuning- und Sportzwecke. Allerdings habe ich mit letzteren noch keine Erfahrung gemacht.

Welcher Vergaser nun passt ist jedem selbst überlassen, wichtig ist das die Auswahl an Ersatzteilen möglichst groß ist, dazu gehören neben Nadeln und Düsen auch Mischrohre, Gasschieber mit unterschiedlichen Freischnitten (Trottle-slide Cutaway) usw.

Einflussbereiche der Einzelkomponenten:

Schieberstellung 1/8 1/4 3/8 1/2 3/4 voll
Schieberfreischnitt +++ +++ ++ ++ + 0
Leerlaufdüse +++ +++ ++ + 0 0
Gemischschraube +++ +++ ++ + 0 0
Mischrohr ++ +++ +++ + + 0
Nadelgröße + ++ +++ +++ ++ +
Nadelposition ++ ++ +++ +++ ++ 0
Hauptdüse 0 0 + + ++ +++
Powerjet 0 0 0 0 + +++

Beim Powerjet (PJ) muss wie man an Hand der Tabelle gut sehen kann die Hauptdüse tendenziell kleiner gewählt werden sonst neigt der Vergaser unter Volllast zum überfetten. Oft wird dies bei vergessen weshalb viele auf den Powerjet schimpfen. Zudem sollte der Powerjet in einem gesunden Verhältnis zur Hauptdüse stehen, also ist sein Einfluss gegenüber der HD gering zu halten. Dies ist aber nur eine Möglichkeit den Powerjet zu nutzen, eine andere ist es mit Hilfe des PJ das Gemisch bei max. Drehzahl abzumagern um so ein Überdrehen des Motors zu ermöglichen, aber das geht aufs Material.

Zitat von [SuPeRpLuS]

Gemischaufbereitung (Vergaser)

Ich möchte zunächst kurz auf die Grundlagen der technischen Verbrennung im (Otto-) Motor eingehen damit der Zusammenhang zur Gemischaufbereitung deutlich wird und das Verständnis verbessert wird. Wen das nicht interessiert oder wer das kennt, kann ruhig später einsetzen.

Um eine Verbrennung im Motor überhaupt zu ermöglichen, muss ein zündfähiges Gemisch erzeugt und in den Brennraum geführt werden wo es durch die Zündkerze schließlich entzündet wird (Fremdzündung). Unter einem zündfähigem Gemisch ist dabei ein Kraftstoff-Luft-Gemisch (in unserem Fall des 2-Takt-Ottomotors ein Benzin-Luft-Gemisch) zu verstehen, bei welchem der unter Normalbedingung flüssige Kraftstoff in die Gasphase überführt und mit der Luft vermischt wurde, so dass sich die Luft und Kraftstoffmoleküle nun fein vermengt nebeneinander befinden. Dabei ist jedoch das Verhältnis von Kraftstoff zu Luft (Kraftstoff-Luft-Verhältnis, siehe nächsten Absatz) sehr entscheidend.

Wen es genauer interessiert kann den folgenden Absatz lesen, wer nur oberflächlich interessiert ist kann ihn auch weg lassen.

Bei der Verbrennung handelt es sich korrekt betrachtet eigentlich um eine Oxidation (Reaktion des Kraftstoffes mit dem in der Luft enthaltenden Sauerstoffs). D.h. betrachtet man das Gemisch auf Molekülebene, gibt es einen Zustand bei welchem eine vollständige Verbrennung stattfindet. Dies ist der Fall, wenn genau so viele Kraftstoffmoleküle vorhanden sind wie für die Reaktion mit den vorhandenen Sauerstoffmolekülen notwendig ist. Man spricht in diesem Fall vom "stöchiometrischen Verhältniss" welches beim Ottomotor 1:14,7 beträgt.
Es ist wohl verständlich, dass es sehr schwierig ist dieses exakte Verhältnis auf Molekülebene im realen Verbrennungsprozess des Motors einzuhalten. Daher erfolgt selten eine vollständige Verbrennung. Es kann entweder zu Kraftstoffüberschuss (Sauerstoffmangel) oder Sauerstoffüberschuss (Kraftstoffmangel) kommen. In beiden Fällen unterscheidet sich das Kraftstoff-Luft-Verhältnis vom genannten "Idealwert". Wird die Abweichung zu groß, kann das Gemisch nicht mehr entzündet werden (beim Ottomotor liegt die Zündgrenze in etwa zwischen 1:10 und 1:18 ). Die relative Abweichung dazu (als Luftmassenverhältnis) von vorhandener zu idealer Luftmenge wird als Lambda bezeichnet. Hierbei bedeutet
- Lambda = 1: vollständige Verbrennung
- Lambda < 1: unvollständige Verbrennung, Kraftstoffüberschuss ("fettes Gemisch")
- Lambda > 1: unvollständige Verbbrenung, Sauerstoffüberschuss ("mageres Gemisch")

Die Aufgabe des Vergasers als gemischaufbereitende Einheit ist es also nun, dem Motor ein möglichst optimales, zündfähiges Gemisch in Abhängigkeit seines jeweiligen Betriebszustandes zu liefern.

Dies ist DIE Aufgabe des Vergasers, welche auch der grundlegende Ansatz eines jeden Tuning-Versuchs ist (dazu später mehr).

Befassen wir und also zunächst mit der Funktionsweise des Vergasers in seiner einfachsten Form am Beispiel des 2-Takt-Ottomotors:

Der Ansaugkanal im Vergaser bildet i.d.R. eine Engstelle in der gesamten Ansaugstrecke, so dass hier eine hohe Strömungsgeschwindigkeit herrscht. Aus der Strömungstechnik ist bekannt, dass bei Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Druck fällt, es entsteht ein "Unterdruck". Dieser saugt das Benzin durch den Düsenstock aus der Schwimmerkammer, wobei es durch die Düse zerstäubt wird und sich so ein Benzin-Luft-Gemisch bildet. Die Steuerung, wie viel Gemisch dem Motor zugeführt wird erfolgt in der Regel über eine Drosselklappe bzw. Drosselschieber. Wie der Name schon sagt "drosselt" er die Gemischzufuhr entsprechend der Anforderungen/Vorgaben indem der Strömungsquerschnitt des Vergasers verringert wird.
In unserem Fall haben wir einen Drosselschieber welcher direkt über den Gashebel betätigt wird und senkrecht in den Strömungskanal eintaucht. Da im gedrosselten Betrieb ("Teillast") entsprechend der verringerten Gemischmenge auch eine kleinere Menge Benzin benötigt wird um ein zündfähiges Gemisch zu erzeugen (das Kraftstoff-Luft-Verhältnis muss eingehalten werden), muss dies reguliert werden. Das erfolgt durch eine konische Nadel ("Teillastnadel") welche im Drosselschieber eingesetzt ist und in die Nadeldüse eintaucht, wodurch der Querschnitt und damit die Benzinmenge verringert wird.

Ist der Drosselschieber komplett geöffnet (idealerweise ist der Strömungsquerschnitt komplett freigegeben), hat auch die Teillastnadel keinen Einfluss mehr auf die Gemischzusammensetzung (daher der Name), die Benzinmenge wird nun nur noch durch die Hauptdüse reguliert.

So, nun aber genug der Vorgeschichte, nun können wir uns mit den Möglichkeiten zur Optimierung der Gemischaufbereitung (ich sage bewusst nicht "Tuning") befassen. Ich möchte dabei nur die Möglichkeiten und deren Auswirkungen aufzeigen aber keine Step-by-Step Anleitung zur idealen Abstimmung verfassen, denn die gibt es nicht.

Grundvoraussetzung für jede Abstimmung eines Vergasers sollte natürlich zunächst einmal die Sicherstellung der Funktion sein. Sprich: alle Düsen, Kanäle und Ventile sollten sauber sein, die Dichtungen ihre Aufgabe auch wirklich wahrnehmen und alle mechanischen Elemente so funktionieren wie es vom Konstrukteur gedacht war. Ist dieser Schritt getan, geht es an die Zielsetzung für die Abstimmung:

Man sollte sich fragen, was man mit der Abstimmung erreichen möchte. Das ist zwar in der Regel vorher klar, ich möchte es der Vollständigkeit halber hier jedoch trotzdem erwähnt haben. Für die meisten Leser hier wird die Zielsetzung sein: maximale Leistung.
Es soll jedoch auch Leute geben, die auf einen geringen Spritverbrauch und gutes Ansprechverhalten mehr Wert legen, ich werde daher auf beides eingehen.

Wie bereits Eingangs erwähnt ist das Ziel immer die Optimierung der Gemischzusammensetzung. Doch was ist jetzt optimal für welchen Zweck? Und: Wie beurteile ich das?

Zunächst zur Beurteilung:

Da man nur schlecht bei der Verbrennung zuschauen kann (und selbst wenn man es könnte wäre es viel zu schnell vorbei) muss eine andere Möglichkeit gefunden werden die Gemischzusammensetzung zu beurteilen. Hierfür wurden Lambdasonden entwickelt die den Restsauerstoffgehalt des Abgases messen können und damit einen Lambda-Wert liefern welcher zur Beurteilung heran gezogen werden kann. Da das für die Meisten hier wohl zu aufwendig (und teuer) sein wird, kann vereinfacht auch das Kerzenbild dazu heran gezogen werden. Dies hat natürlich etliche Nachteile (wäre sonst ja auch zu schön um wahr zu sein): Das Kerzenbild stellt sich erst nach einiger Zeit ein, eine wirkliche Beurteilung der Gemischzusammensetzung in Abhängigkeit des aktuellen Betriebszustandes ist daher unmöglich. Weiterhin lässt sich das Kerzenbild schlecht eindeutig beurteilen. Was für den Einen noch "hellbraun" ist, ist für den Nächsten schon fast "weiß". Hier helfen jedoch ggf. Tabellen aus. Auch die Umgebung (z.B. das Wetter) übt manchmal einen erstaunlich großen Einfluss auf das Kerzenbild aus, was eine Beurteilung zusätzlich erschwert. Jedoch, uns bleibt ohne einen erheblichen Mehraufwand keine andere Möglichkeit, weshalb wir nur das Kerzenbild nutzen können. Allgemein gilt bei der Beurteilung: Je dunkler das Kerzenbild, desto mehr Kraftstoff stand bei der Verbrennung zur Verfügung, bei hellem Kerzenbild ist von Sauerstoffüberschuss auszugehen. Es wird meist zu einem "rehbraunen" Kerzenbild geraten, was dann einer optimalen (annäherend vollständigen) Verbrennung entsprechen soll. Dies hängt jedoch auch wieder von mehreren Faktoren ab, kann jedoch so in etwa im Hinterkopf behalten werden.
Ich denke es ist überflüssig zu erwähnen (ich tue es trotzdem) dass die Gemischzusammensetzung nur bei betriebswarmen Motor geprüft werden darf, da sich sonst eine Verfälschung der Ergebnisse ergibt. Bei Beurteilung über das Kerzenbild erübrigt sich dies, da bei der Strecke welche gefahren werden muss bis sich ein vernünftiges Kerzenbild einstellt der Motor ohnehin seine Temperatur erreicht.

Nun zu: "Was ist optimal?":

Auch dies hängt wieder von der Zielsetzung ab, wobei allgemein gilt: Es gibt nicht "DEN" Optimalwert, dafür gibt es zu viele Einflussfaktoren. Man kann sich hier nur möglichst nahe an die geforderten/gewünschten Werte heran tasten, was schon kompliziert genug ist.

Zu den beiden genannten Zielsetzungen der Abstimmung ist zu sagen:

- maximale Leistung: wird bei leicht fettem Gemisch (Lambda = ca. 0,85 bis 0,95) erreicht
- geringer Benzinverbrauch (geringer Schadstoffausstoß) zusammen mit gutem Ansprechverhalten als Kompromiss zur Leistung: leicht mageres Gemisch (Lambda = ca. 1,05 - 1,15)

Daraus folgt also: für das Erreichen der maximalen Leistung ist auf ein etwas dunkleres Kerzenbild hin zu arbeiten, für einen geringen Verbrauch auf ein helleres.

Nun zu den Optimierungsmöglichkeiten:

- Volllastbetrieb:

Hier ist nun der Schieber vollständig geöffnet (zumindest idealerweise) und die Nadel sollte nicht mehr in die Nadeldüse hinein ragen. Die Dosierung der Benzinmenge für die Gemischaufbereitung ist nun im Wesentlichen von der Hauptdüse abhängig. Dabei gilt jedoch nicht "viel hilft viel", also die größte Hauptdüse ist nicht unbedingt die Beste. Es kommt wie Eingangs beschrieben auf das richtige Verhältnis an. Der Luftmassenstrom (welcher dieses beschreibt) hängt von dem Strömungsquerschnitt des Vergasers und der dort herrschenden Strömungsgeschwindigkeit ab, welche wiederum durch die Baugröße des Vergasers und den Betriebszustand des Motors (in erster Linie der Drehzahl) abhängt.

Klingt erstmal alles ziemlich komplex, ist es aber auch. Die Baugröße des Vergasers und damit der Strömungsquerschnitt ergibt sich durch den Motor und die gewünschten Zieldaten für diesen. Für einen hubraumstarken Motor wird dieser meist größer ausfallen als für einen kleinen Motor, für einen Motor mit hoher maximaler Drehzahl verhält es sich gegenüber einem mit relativ geringer maximaler Drehzahl ähnlich. Die optimale Baugröße ergibt sich auch hier wieder nur durch Erfahrung oder aufwendiges Erproben. Alternativ und so man es denn möchte kann man hier jedoch auch eine etwaige Größe berechnen.

Über die Baugröße (den Strömungsquerschnitt) lässt sich allgemein sagen: je kleiner dieser ist, desto besser ist das Ansprechverhalten auch bei geringeren Drehzahlen (geringer Luftmassenstrom im Vergaser). Je größer er wird, desto größer ist der mögliche Luftmassenstrom und damit die erzeugte Gemischmenge. Das Ansprechverhalten in geringen Drehzahlen leidet in diesem Fall jedoch, da die verhältnismäßig große Gassäule im Ansaugtrakt erst in Bewegung versetzt werden muss, wodurch die Gemischbild erst verzögert einsetzt. Im ungünstigen Fall kann dann nur eine geringe Füllung erreicht werden, da der Einlass bereits vor dem Einströmen des Gemisches wieder verschlossen ist. Es muss also ein Kompromiss zwischen beiden Extremas gefunden werden.

Wurde die Baugröße festgelegt, kann durch die Wahl der Hauptdüse somit die Gemischzusammensetzung unter Volllast beeinflusst und auf den gewünschten Wert (Zielsetzung, Kerzenbild) eingestellt werden.
Der Luftmassenstrom welcher mit Benzin angereichert werden muss, ist nun durch den Strömungsquerschnitt und die Drehzahl des Motors sowie dessen grundlegende Daten bestimmt, weshalb sich durch die Benzinmenge auch das Gemisch einstellt.

- Teillastbetrieb:

Wie bei der Erläuterung der Funktionsweise des Vergasers bereits erwähnt, hat im (gedrosselten) Teillastbetrieb vor allem die konische Nadel einen Einfluss auf die dem Gemisch zugeführte Benzinmenge. Ihre Form und die Position sind hierbei von entscheidener Bedeutung. Die Form kann nur durch Austausch der Nadel geändert werden. Dabei gilt: je geringer die Steigung des Konus, desto feiner lässt sich die Benzinmenge dosieren. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, dass auch wirklich der Querschnitt der Nadeldüse freigegeben wird, sonst käme es auch im Volllastbetrieb zu einer Drosselung.
Die Position der Nadel (beim BVF Vergaser und auch vielen anderen Vergasern wird sie über einen Clip eingestellt) bestimmt ebenfalls die Benzinmenge welche für die Gemischbildung zur Verfügung steht. Dabei gilt: je "höher" die Nadel gehängt wird, d.h. bei gleicher Schieberposition taucht ein dünnerer Querschnitt der Nadel in die Nadeldüse ein und gibt daher einen größeren Querschnitt dieser frei, desto mehr Benzin wird zugeführt.
Zu guter Letzt hat natürlich auch die Hauptdüse noch einen Einfluss auf die Teillast, dieser ist im Verhältnis zur Volllast jedoch gering. In jedem Fall sollte die Gemischaufbereitung im Teillastbereich nach dem ändern der Hauptdüse überprüft und ggf. korrigiert werden.

Alles anzeigen

[...]
Ich nehme an dieser Stelle das Thema Auspuff einmal vorweg da es grade mit einem Forumthema korrespondiert.

Auspuff:
Zunächst sollten grundsätzliche Funktionen eines Resonanzauspuffs bzw. deren Bauteile beleuchtet werden:

Krümmer
Als Krümmer wird der Teil des Auspuffs bezeichnet, welcher ohne nennenswerte Durchmesseränderung direkt an den Auslass des Zylinders befestigt wird. Seine Funktion ist zum einem die Umlenkung des Abgasstromes und zum anderen die kurzzeitige Aufnahme des Frischgases welches in folge von Spülverlusten durch den Auslass entweicht. Bei der Frage nach der Länge des Krümmers muss man hierbei differenzieren, es gibt in jedem Fall eine Mindestlänge. Diese sollte mindestens so lang gewählt werden dass das Frischgas welches in den Krümmer entweicht nicht den Diffusor ereicht. Mit dieser Aussage ist auch leicht vorstellbar warum Motoren mit geringen Arbeitsdrehzahlen oft lange Krümmer besitzen und Rennmotore oft sehr kurze Krümmer haben. Die große Schwierigkeit bei einer Auslegung ist jedoch die Bestimmung der Gasgeschwindigkeit des Frischgases. Daher macht es hier kaum Sinn sich über die Berechnung den Kopf zu zerbrechen und wir behalten also als wesentliche Aussage dass die Länge des Krümmers für niedriege Drehzahlen lang und für hohe Drehzahlen kurz sein sollte. Bei der Durchmesserwahl wird oft gesagt das dieser etwas größer sein muss als der Auslassdurchmesser, dazu äussere Ich mich mal mit einem klaren jein. In der Grundsatzüberlegung ist dies zwar richtig aber die Ursache dafür liegt in meinen Augen eher in der Umlenkung der Gase als in irgendwelchen Zaubereffekten.

Diffusor
Der Diffusor ist der Teil des Auspuffs in welchem dem Abgas die Möglichkeit der Entspannung gegeben wird. Durch die Querschnittserweiterung bildet sich eine unterdruckwelle aus welche zum einem sas Restgas über den Krümmer aus dem Zylinder saugt (falls dies nicht schon geschehen ist) und zum andern kann man mit dieser Unterdruckwelle die Überströmer "leer" saugen um so zu versuchen möglichst viel Frischgas in den Zylinder zubekommen. dies funktioniert aber nur dann wirklich gut wenn nach das Frischgas vor dem Schließen des Auslasses auch wieder in den Brennraum gedrückt wird. Im Krümmer nützt dieser Gasanteil nur dem Tankstelleneigentümer. Nach meiner Vorstellung sollte die Saugwirkung im Zylinder genau dann einsetzen wenn die Überströmer grade öffen bzw. grade geöffnet wurden. Die Dauer dieser Saugwirkung sollte im Optimalfall genau so lange Andauern wie die Überströmer geöffnet sind, leider ist dies oft nicht möglich weshalb es aus Rücksichtnahme für die Druckwelle Sinn macht den Sog eher abklingen zu lassen. Denn wird die Druckwelle zu spät auf Reisen geschickt wird sie es Kaum noch schaffen das Frischgas aus dem Krümmer wieder in den Brennraum zudrücken. Somit ist die Länge des Diffusors also abhängig von der Gestalt des Gegenkonus.

Mittelstück
Es schafft die Nötige "Pause" zwischen Unterdruck- und Druckwelle. Dabei sollte die Länge ca. 10-12% der Strecke zwischen Gegenkonusanfang und Kolben sein. Ebenso kann durch diesen Teil das Volumen der Anlage Stark verändert werden. (logisch,es ist ja auch die breiteste Stelle des Auspuffs.)

Gegenkonus
Hier entstehe die wohl auswirkungsstärkste Welle im Motor, die Druckwelle. Ihre Aufgabe ist es nämlich das Überspülen einzudämmen. Das Überspülen des Zylinders entsteht durch den Umstand des geöffneten Auslassschlitzes während des Überströmvorgangs, hier kommt es Zwangsläufig dazu dass Frischgas in den Auslass dringt und in den Krümmer wandert, bei niedrigen Drehzahlen stärker als bei hohen. Um dieses Gemisch wieder in den Brennraum zu drücken dient die Druckwelle. Hierbei gilt auch die Aussage das man diese Druckwelle entweder lang und weniger intensiv oder kurz und intensiv ausprägen kann. Ein langer GK sorgt für ein breites Band, ein kurzer für ein schmales Band. Neben der rein geometrischen Auslegung kommt noch ein Puffereffekt dazu, so ist es gut vorstellbar dass die anfängliche Abgastemperatur welche am Krümmeranfang gemessen werden kann auch Drehzahl und Füllgradabhängig sind. Drehzahlabhängig deshalb da durch die bei der Verbrennung umgesetzte chemische Energie pro Arbeitsspiel, und die dabei entstehende Wärme immer nur gleich vom Kühlkörper absorbiert werden kann. Finden nun mehr Arbeitsspiele pro Zeiteinheit statt kann der Zylinder auf Grund seiner festen Wärmeleitfähigkeit nicht mehr Wärme abführen und somit steigt logischerweise die Abgastemperatur. (zusätzlich wird ja auch die Zeit für den Wärmeübertrag pro Abreitsspiel mit zunehmender Drehzahl geringer)
Die andere Ursache für den Puffereffekt liegt im Fanggrad. Ein geringer Fanggrad heist dass weniger Gemisch zum umsetzten im Brennraum vorhanden ist: weniger Gemisch = weniger chem. Energie = weniger Wärme eintrag = geringere Abgastemperatur. Und da Druckwellen sich mit Schallgeschwindigkeit ausbreiten und diese Temperatur abhängig ist kommt der Puffereffekt zu stande.

Endrohr
Das Endrohr sollte ungefähr das 0.6-0.7-fache des Krümmerdurchmessers betragen bei der länge scheiden sich allerdings wieder die Geister, ich halte mich bei der Länge an das 8-14-fache des Endrohrdurchmessers. Wichtig ist allerdings das man das Abgas im Endrohr nicht Karussel fahren lässt, wenn also Biegungen dann sachte und so wenig wie möglich. Andere Auspufftheorien besagen das die Länge des Endrohres egal ist aber in einem Punkt stimmen sie überein: ohne Endrohr ist nicht so gut.

Der richtige Auspuff
Wenn es nun darum geht den optimalen Auspuff für einen Motor und ein Einsatzgebiet zu finden, wird es wirklich interessant, zum Einem da fast alle Berechnungsweisen nur sehr stark vereinfachte Systeme betrachten und zum Anderem eine unmittelbare Berechnung eigentlich nicht möglich ist. Zu Viele Variablen beeinflussen sich gegenseitig. Da wäre zum Beispiel die Abgastemperatur an der Stelle X, wer glaubt mit einer Temperatur rechnen zu können irrt. Beträgt diese am Auslass noch 500-600°C unter Volllast so sinkt sie im Teillastbereich unter 400° und sogar noch weiter. Ein Motor der im Standgas tuckert hat dann schon deutlich unter 200°C, also kann man sagen die Abgastemperatur im Fahrbetrieb kann locker um 400° schwanken. Als wäre dies nicht genug kommt es dann noch dazu dass durch das Entspannen des Gases im Auspuff die Temperatur weiter fällt und im GK wieder leicht ansteigt. Dann wäre da noch die Oberfläche des Auspuffs selbst die Wärme absorbiert und nach außen abstrahlt mit der Folge das das Gas in den Randzonen des Auspuffs nahe der Wandung genau diese Wärme verliert. Nun ist es so das die Schallgeschwindigkeit welche für die Berechnung wichtig ist temperaturabhängig ist (cs = 331 + 0.6*T bei Norm-Druck) Genau so wie von der Temperatur ist sie allerdings auch von Druck abhängig, folglich wäre es also auch von Interesse die Mitteldrücke an der Stelle X zu kennen. Wenn man also einen Auspuff halbwegs genau berechnen will muss man wissen wie sich die Temperatur im Auspuff ändert und da reichen nicht nur zwei Messpunkte am Anfang und Ende des Auspuffs. Was für die Berechnung grausam ist, hilft uns aber auch gewaltig - diese große Varianz der Schallgeschwindigkeit in Abhängigkeit von Last und Drehzahl erweitert den Resonanzbereich des Auspuffs - sonst wäre wohl kaum erklärbar warum ein Auspuff mit 140mm GK-Länge mehr als beispielsweise 2000 1/min abdeckt.

Wenn es jetzt darum geht das System Motor und Auspuff zusammen zu bringen muss euch eins klar sein: Der Auspuff bringt´s nie allein, zu einer Drehzahl gehört ein bestimmter Vorzündwinkel und eine bestimmte Gemischaufbereitung. Und auch hier muss zwischen den Lastwiderständen unterschieden werden. Volllast ist nicht gleich Vollgas! Ich hab ja schon beim Thema Vergaser darauf hingewiesen.

Fallbeispiel: Wenn ich z.B. das Problem habe was mein Auspuff im Resonanzbereich geht aber Probleme bekommt wenn die Drehzahl unter das Band fällt kann dies mit dem Verändern der Bedüsung bzw. Ändern der Nadel behoben werden in dem man magerer einstellt, aber Vorsicht zu mager und ihr habt nicht lange Freude am Zylinder. Wenn dies aus unterschiedlichten Gründen nicht möglich ist dann kann ich über die Zündung noch was machen, wenn ich die Möglichkeit habe Zündwinkelkurven zu verändern. Eine Verschiebung des ZZP in Richtung spät bewirkt einen Anstieg der Abgastemperatur und somit auch der Schallgeschwindigkeit – und das heißt kurz und bündig ich komme früher in Resonanz. Auf der anderen Seite des Bandes schaut es genau so aus, nur das dort das Gas viel zu heiss ist. Es sollte klar sein was zu tun ist. Dies lässt sich auch ganz gut an Zündwinkelkurven aus dem Rennsport erkennen welche im Bereich der Untersten 1000 1/min zunächst auf ein Maximum ansteigen, dieses eine Zeit lang halten und dann plötzlich von beispielsweise 30°vOT innerhalb von 3000-5000 1/min wieder fast linear abfallen.

Fortsetzung folgt....

PS: es wird natürlich weiter ausgebaut... und die Rechtschreibung wird auch noch einer Endkontrolle unterzogen aber erst dann wenn ich wieder Zeit habe...