<acronym class='c2c-text-hover' title='Als Verdichtungsverhältnis ε bezeichnet man (vor allem im Zusammenhang mit Verbrennungsmotoren) das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung (Gesamtvolumen) zum verbliebenen Raum nach der Verdichtung (Restvolumen):' srcset=Verdichtungsverhältnis erhöhen“ width=“750″ height=“449″ />

Verdichtungsverhältnis erhöhen – Einleitung

In dem Beitrag Vespa Zylinderkopf: Kompressionsvolumen auslitern› im Wespenblech Archiv wurde bereits erklärt, wie man mittels sogenanntem Auslitern des Kompressionsvolumens1Definition 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› das Verdichtungsverhältnis in dem Zylinder Malossi 210 alt› berechnet. Folgende Kennwerte sind aus diesem Beitrag übernommen:

  • Kompressionsvolumen Vk alt = 25 ml.
  • Quetschkante alt = 1,9 mm.

Hinzu kommen noch folgende Kennwerte:

  • ∅ Zylinderkopf: 69,4 mm.
  • Von Malossi vorgeschlagenes Verdichtungsverhältnis: 10,5 zu 1.

Das von mir berechnete geometrische Verdichtungsverhältnis betrug 9,4 zu 1.


Verdichtungsverhältnis zu gering → Zylinderkopf abplanen

Das geometrische Verdichtungsverhältnis in diesem Malossi 210 alt Zylinder ist mit 9,4 zu 1 viel zu gering. Deshalb muss der Zylinderkopf an der Dichtfläche maximal abgeplant werden. Man könnte auch Material an der Zylinderoberkante des Zylinders abplanen. Das Abplanen am Zylinderkopf macht mehr Sinn.2Du hast mehr Optionen, wenn Du umsteigst auf 60 mm Welle. Der Zylinder kann dann immer noch mit viel Kopfdichtung gefahren werden. Viel Kopfdichtung bedeutet, dass Du viel mehr Nutzhub generieren kannst Sicher ist, dass eine Quetschkante von 0,8 mm für einen Zylinder dieser Größenordnung noch fahrbar ist. Es müssen also 1,1 mm von der Dichtfläche des Zylinderkopfes abgeplant werden.

Alternativen zum Planen

Zur Werkstoffabnahme am Zylinderkopf gibt es auch Alternativen. Beispielsweise kann eine dünnere Kopfdichtung verbaut werden. Eventuell gibt es Kolben mit einer größeren Kompressionshöhe. Oder aber es wird eine Kurbelwelle mit längerer Pleuelstange verwendet. Ein weiterer Schritt wäre die Verwenung eines anderen Zylinderkopfes mit entsprechender Brennraumgeometrie. Da jedoch die Bauteile in meinem Motor nicht verschlissen waren und ich auch keine Zylinderkopfdichtung verwende, blieb mir nichts anderes übrig, als das Planen.

Maximales Verdichtungsverhältnis

Aus der Broschüre zum Malossi 210 alt geht hervor, dass der Zylinder mit einem Verdichtungsverhältnis von 10,5 zu 1 gefahren werden kann. Ab 2008 wurde der Malossi 210 alt jedoch mit einem Zylinderkopf ab Werk geliefert und das Verdichtungsverhältnis mit diesem Kopf betrug 11,5 zu 1. Am Zylinder und Kolben, so wie an den anderen Bauteilen, wurden keine Veränderungen vorgenommen.

Sind die 11,5 zu 1 das maximal mögliche Verdichtungsverhältnis? 

Nein. Es gibt mittlerweile Malossi alt Zylinder auf 57 mm Hub mit bis zu 12 zu 1 Verdichtung. Jedoch steigt die Leistung nicht linear mit dem Verdichtungsverhältnis an. Hinzu kommt, dass mit der Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses auch die Temperatur im Brennraum steigt. Ich werde deswegen das geometrische Verdichtungsverhältis erst einmal auf 11 zu 1 erhöhen. Das ist erst Mal der maximal erreichbare Wert mit diesem Zylinderkopf. Wenn der Motor mit diesem Setup nachhaltig läuft, so kann ich mit einem neuen Zylinderkopf das Verdichtungsverhältnis immer noch erhöhen.

Nachtrag 28.05.2019: Das berechnete geometrische Verdichtungsverhältnis beträgt 11,2 zu 1. Der Wert muss noch durch ein erneutes Auslitern bestätigt werden. Ich vermute beim Auslitern keine Abweichung zu den kalkulierten 11,2 zu 1. Der positive Öffnungswinkel, welcher durch das Lötzinn quetschen gemessen und berechnet wurde, beträgt um die 18 Grad. Das bedeutet, dass ich durch in Zukunft durch eine weitere Quetschflächengestaltung das geometrische Verdichtungsverhältnis noch einmal erhöhen kann.

Neues Verdichtungsverhältnis berechnen

Für das neue Verdichtungsverhältnis muss ich nun den Wert des zylindrischen Volumens berechnen, welches sich aus der maximal möglichen Reduzierung der Quetschkante ergibt. Bei einer Reduzierung der Quetschkante von 1,9 mm auf 0,8 mm ergibt sich eine Differenz von 1,1 mm mit einem Durchmesser des Zylinderkopfes von 69,4 mm. Zur Berechnung werde ich ein Bogenmaß nehmen, welches sich aus dem Durchmesser als Sehne ergibt mit einer Höhe von 6 mm. Der Wert für beträgt den Radius d beträgt dann 70,8 geteilt durch 2.

Für die Volumenberechnung gilt: 
V = Volumen (Gesuchter Wert),
A = Kreisfläche, Radius = r = d/2,  h = Höhe,
pi = Kreiszahl (3,141592…).

Formel: V = pi · r² · h3A = pi · r² → V = A · h

Rechnung: V = (pi · (70,8/2)² · 1,1 ) / 1000 = 4,330 ccm

Das Volumen der abgeplanten Fläche ergibt 4,330 ccm. Daraus resultiert:

  • Kompressionsvolumen Vk neu = 25 ml – 4,330 ml = 20,27 ml
  • Quetschkante neu = 1,9 mm – 1,1 mm = 0,8 mm
  • Verdichtungsverhältnis neu = (210 + 20,66) / 20,66 = 11,16

Nach dem Abplanen der Dichtfläche beträgt also das neue Verdichtungsverhältnis ∼ 11,2 zu 1.

Nachtrag: Speziell über das Bogenmaß berechnet kann man annäherungsweise ein neues Volumen und daraus folgernd ein Verdichtungsverhältnis berechnen. Flache Kolben und Kolben mit speziellen Formen eignen sich nicht für diese Berechnung.  Entweder man „bastelt“ die Formel ein wenig um oder wenn es gar nicht anders geht, muss man die Dichtfläche schrittweise abplanen und zwischendurch immer wieder auslitern.

Themenverwandte Beiträge

Thema  

Themenverwandte Kauftipps

  


4 Kommentare

Alexander Weinig · 6. Mai 2020 um 13:16

Hallo ich hätte eine Frage zu folgendem Abschnitt:
„von 1,9 mm auf 0,8 mm ergibt sich eine Differenz von 1,1 mm mit einem Durchmesser des Zylinderkopfes von 69,4 mm. Zur Berechnung werde ich ein Bogenmaß nehmen, welches sich aus dem Durchmesser als Sehne ergibt mit einer Höhe von 6 mm. Der Wert für beträgt den Radius d beträgt dann 70,8 geteilt durch 2.“

Woher kommen die h=6mm und wieso wird der Radius durch das Abtragen der Dichtfläche verändert.

Vielen Dank für die schöne Dokumentation
Gruß Alexander

0
Winfried

Winfried · 6. Mai 2020 um 15:53

Moin Alexander,
Die Passage habe ich zunächst auch nicht verstanden. Mittlerweile verstehe ich es. Zur Veranschaulichung ein Foto vom Malossikolben: http://wespenblech.square7.ch/archiv/wp-content/uploads/2020/03/wespenblech-bild-10227-Malossi-210-alt-kolben-konizitaet.jpg Man erkennt, dass der Malossikolben ein gewölbtes Dach hat. Wie eine Kuppel. Die h = 6 mm aus Ralfs Beitrag ist die Höhe vom Kolbenboden bis zum Kolbendach in der Mitte des Malossikolbens. Nimmt man die 69,4 mm Durchmesser als Sehne und errechnet mit der Höhe von 6 mm das Bogenmaß, so erhält man ein Bogenmaß von 70,8 mm. Und diese 70,8 mm nimmt man nun als Durchmesser zur Berechnung des Zylinders, der 1,1 mm Hoch ist. Das Volumen ist dann 4,3 ccm. Würde man den normalen Durchmesser der Bohrung nehmen (68,5 mm) so käme man auf ein Volumen von nur 4,05 ccm. Eingesetzt in die Formel ganz unten bekämst Du dann anstatt 11,16 zu 1 nur 11,04 zu 1. Ich hoffe, ich konnte helfen. Vielleicht kann der Ralf das noch mal am Wochenende hier besser erklären. Ich informiere ihn.

Gruß Winni

1+

Alexander Weinig · 6. Mai 2020 um 21:49

Hi Winni danke für deine Antwort. 🙂

Ich beziehe mich mal kurz auf

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Kreissegment

Und

https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1d9df2f48ffcd723de1755a9753bdb9d89aa2b8c

Ich komme mit der Formel einfach nicht auf den 70er Wert. Mache ich einen Denkfehler?

Gruß Alex

0

Alexander Weinig · 6. Mai 2020 um 22:05

Als Nachtrag.

Nutze ich die Formeln von Arndt Bruenner komme ich auf gleiches Ergebnis.

Ich schau mal wo ich mich da vertan hab 😉

Vielen Dank.

0

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.