Zylinderkopfinstandsetzung / Tuning KS 125

[Marco W.]

Hallo Leute,
seit einem guten Jahr beschäftige ich mich mit meinem Freund an der Neukonstruktion einiger Zylinderkopfformen.
Beim Steilwandtreffen hatte ich ja schon die Ersten geänderten Köpfe im Einsatz.

Bei der KS 125 und 175 ist ein schwere konstuktiver Fehler im Kopf, die Quetschkantengeschwindigkeit der Gase im vorderen Bereich ist deutlich zu hoch. Aus diesem Grund kommt es zu klopfenden Verbrennungen (Selbstzündung durch überschreiten der Gasgeschwindigkeit).
Die dezentrale Anordnung der Zündkerze begünstigt dieses natürlich extrem, da im vorderen Bereich die Strecke welche die gase bei verdichten zurücklegen zu lang ist, daraus resultiert dann die hohe Gasgeschwindigkeit.

KS 125 Fahrer kennen diese knackende Geräusche als wie wenn gleich der Motor seine Kolbenringe frißt. Gerade unter starker Belastung bei hohen Drehzahlen und heißen Außentemperaturen ist dieses zu hören.
Durch tuning verschlimmert sich die Angelegenheit natürlich und so sind mir schon drei Kolben geplatzt.

Leider ist der Kopf der KS 125 ja auch alles andere als standfest und Risse keine Seltenheit. Wie wir jetzt herausgefunden haben ist der Kopf auch schlecht gegossen und mit Lunkern übersäht wie ein schweizer Käse!

[zicco93]

sieht gut aus ehrlich
 :-P  :smile:

[Bergmeister]

Servus Marco

Ich hab deinen Kolbenschaden mitbekommen. Da hast du den Kolben und den L Ring im Verdacht gehabt. Hab mir damals schon gedacht dass es das vieleicht nicht ist. Da du bei dem Motor die Leistung, also auch die Drehzahl, erhöht hast, hab ich mir gedacht das ist eher zuviel Vorzündung oder Verdichtung oder zu mager. Wahrscheinlich alles davon.
Durch das heissmachen meiner Derbi für´s Rennen bin ich auf die neuen Innenrotorzündungen gestossen und hab da gesehen dass die in ihrer Zündkurve von 30° v.OT bei 2000U/min auf 0° bei 14000 zurück gehen.
Erst hab ich mir gedacht dass kann nicht sein, man lernt es ja eigentlich andersrum. Mittlerweile weiss ich aber dass eben die Durchmischung bei steigender Drehzahl immer besser wird, die Temperatur natürlich höher und man somit später zünden muss. Neulich hab ich dich erwischt dass du es auch nicht gewusst hast, irgendwo in einem thread mit Ewald.

Zum Brennraum, ist natürlich eine perfekte Arbeit, das kennt man ja von dir.

Muss aber nochmal fragen ob du den Bell gelesen hast?
höchstwahrscheinlich schon.
Da steht aber folgendes drin

In an effort to minimise cylinder and piston distortion, some manufacturers have chosen to use an offset squish type combustion chamber .
The exhaust side of a two-stroke cylinder and piston is always the hottest, even though cooling air flow is much better here than on the back (inlet side) of the engine.
There are several reasons for this, all associated with the passage of very hot (630°C) exhaust gas through the exhaust port. The escaping gas heats the exhaust port and cylinder wall as well as the side of the piston. This can cause the piston to expand abnormally and in some circumstances to seize. To take care of this possibility, the manufacturer may choose to increase piston to cylinder clearance, but this may not be desirable as extra
clearance can increase leakage past the rings and usually results in high piston wear.
A safer step is to move the combustion chamber to the rear of the head. If this is done, the front of the piston crown is shielded from the combustion flame by the squish surface. Then, when the front of the piston is heated during the exhaust stroke, it will not expand so far due to its being initially much cooler.
Several two-stroke engines are produced with squish and offset squish chambers, but unfortunately mass production usually reduces their effectiveness.
It is a very difficult task to keep tolerances of closer than about 0.2mm in production. Therefore you find many engines with a squish clearance of 1.3-1.8mm instead of the 0.6-0.8mm clearance that is required.

Also ist doch der versetzte Brennraum nicht so schlecht. Ich hab immer gedacht dass es einfach aus fertigungstechnischen Gründen nicht mehr gemacht wird, weil es eben einfacher ist eine Quetschkante mit Brennraum zu drehen als eine zu gießen wie zündapp.

Das Bell Buch ist zwar auch nicht mehr das jüngste aber bisher das beste was ich so gelesen hab. Oder ist das schon wieder überholtes Wissen? Kann natürlich auch sein, du hast bestimmt schon mehr Motoren in den Finger gehabt wie ich.

Grüße Christian

[Marco W.]

Hallo Christian und wow ! Ich liebe fachliche Themen auf dem Level.

Bei deiner Zündung muss ich noch einmal fragen: In der Regel verstellt sich die Zündung mit steigender Drezahl nach früh also vor OT.
Grund ist die kürzere Zeit die zur durchflammung zur Verfügung steht und mit steigender Drehzahl immer schneller passieren muss.
Ich kenne eine Rücknahme der Zündung ab einer gewissen Drehzahl in Verbindung mit entweder einer Drossel (Roller, 80er und 125er usw.) oder als schutz vor Überlastung überdrehen.
Von BMW kenne ich es ebend auch genau so rum und da haben wir Kennfeldzündungen entwickelt, aber ich lasse mich gerne "ertappen".
Also erklär bitte noch einmal wie da was bei dir ist.

Jetzt zu Bell, ich dene der Standpunkt ist überholt. Ich kenne drei andere Fachleute die auf den zentrischen Brennraum setzen.
Die dadurch angebende schlechtere Kühlung der Kerze und bessere Thermik hat sich bei Messungen bei mir nicht herausgestellt.
ABER ein wesentlich schlechteres Drehzahlband und ein Abriss der Spülung ab eine gewissen hohen Drehzahl !
Übrings bin ich bereits wieder bei um 8500 U/min Höchstdrehzahl zurück angelangt und habe das ganze etwas zurück gefahren. Ich bin nun mehr bei Drehmoment und geringerem Verbrauch. Den Prototypkopf habe ich gute 200 KM gefahren und war sehr  zufrieden. Auch in der KS 50 vorletzte Woche ein Topp Ergebniss.
Bei der GS erhöhe ich jetzt den Prozentualen Antei der Quetschkante und leicht die Verdichtung da ja keine langen Höchstdrehzahlen gefahren werden. Die Geschwindigkeit dürfte bei 23 m/s liegen und somit bei passendem Quetschspalt und angepasster Geometrie unproblematisch.
Was sich noch sehr interessant herausgestellt hat, die von Zündapp angegebene Verdichtung der KS 175 ist falsch!

Als nächstes kommt Klaus sein KS 125 Kopf dran, die klingt nach meinem Drehmomenttunig auch obenrum grausam. Varbraucht aber nur noch 3-4 Liter auf 100 KM. Obenrum fehlt aber Punch, mal sehen ob ich das Quenchen noch über den Kopf holen kann, kann man für einen Freund ja mal machen.........

Samstag baue ich mein Mädchen zusammen, gruß Marco

[Marco W.]

Vergessen: Aus der Praxis kann ich Dir noch sagen, das kaum ein Hersteller mit außermittigem Brennraum arbeitet. Einfallen tut mir da nur der Gilera Runner FXR 180.

Mit der Fertigung hat das aber wohl am geringsten etwas zu tun.


Gruß Marco

[Ewald]

@Marco

Die von Christian angegebenen Verstellwerte an PVL Innenrotorzündungen kommen schon hin, obwohl ich diese Trümmer hasse, weil sie keinen Generatorteil für Straßenfahrzeuge besitzen.

Dessen Funktion ist dabei relativ einfach, das Innenrotor Polrad ist nur zweipolig und der Zündgenerator benötigt nicht zwingend eine Zündimpulsgeberspule. Der positive Puls (bis ca. 300 Volt) vom Wechselstrom wird in den Kondensator geladen und nach dem Nulldurchgang (ab ca. minus 10 Volt) der negativen Halbwelle wird gezündet. Bei sehr tiefen Drehzahlen ist die Anstiegsflanke der Sinusform sehr flach und der ZZP erfolgt eher spät, mit zunehmender Drehzahl werden die Flanken steiler und der ZZP erfolgt viel früher. Je nach Windungszahl des Ladeanker kommt es früher oder später (beispielsweise 11000 bis 13000 Upm zur Sättigungskurve, wegen hohem Stromverbrauch der positiven Halbwellen zum laden des Kondensators. Dabei erfolgen die negativen Pulse mit erheblicher Phasenverschiebung, welche eine drastische Spätverstellung bewirken.

Die optimalen Parameter für den Motor muß jeder selber dabei rausfinden. Bei den derzeitigen astronomisch hohen Kraftstoffpreisen, kann ich sinnlosen Drehzahlorgien überhaupt nicht positives mehr abgewinnen. Aber ± 0 Winkelgrade vor OT kann ich mir im Grenzdrehzahlbereich gut vorstellen, um den armen Zweitaktkolben vor dem sicheren Hitzetod zu verschonen.

[BGL-Andi]

Was sich noch sehr interessant herausgestellt hat, die von Zündapp angegebene Verdichtung der KS 175 ist falsch!

Wie hoch ist die Verdichtung denn in Wirklichkeit?

[Bergmeister]

Hi

Ewald, die Zündungen sind ja eigentlich nur für Rennen und Höchstleistung. Da schmerzt der Spritpreis zwar, ist aber nicht wichtig. Ich werd auch den 100er Sprit fahren und 1:20 A747. Also richtig teuer. Aber es hat eben Vorteile im Rennen.
Man kann das natürlich nicht vergleichen, Racing und Strasse. Marco will ja mit der KS 125 auch mal Autobahn fahren, also eine sehr lange Gerade wie sie in Rennen nicht vorkommt. Da ändert sich alles, man nimmt weniger Verdichtung, die Quetschkante ist auch eher kleiner usw.
Motocross ist wieder anders, da geht es kurz aber heftig zur Sache, der Motor hat aber immer wieder Zeit abzukühlen und keine langen Vollgasphasen.
Es ist auf jeden Fall interessant was er macht, und dass er überhaupt sich da ranwagt. Hab auch nochmal nachgelesen und es stimmt schon was er sagt, die Gasgeschwindigkeit ist da schon zu hoch und es ist günstiger wenn er es reduziert.
Ist ein schwieriges Thema und ich habe eigentlich nur theoretisches Wissen, ansonsten kauf ich mir eben fertige, gut gehende Zylinder und versuche die gut abzustimmen. An einen geänderten KS Brennraum würde ich mich nicht rantrauen, schon mangels Versuchsmaterial und auch den Werkzeugmaschinen.

MVT bringt jetzt eine Innenrotor mit 80 Watt Lichtleistung raus. Also scheinbar eine richtige Innenrotor mit richtigem Licht.
http://www.mvt-allumage.com
Die Innenrotoren haben ja auch den Vorteil der geringeren Masse, wodurch der Motor deutlich schneller hochdreht, auch ein Vorteil den auf der Strasse eigentlich keiner braucht, ausser er bewegt sich illegal fort.

Hier mal die Zündkurve der HPI



Ach ja, zum Thema Zündzeitpunkt hab ich folgendes noch gefunden

Die Funktion der Quetschkante besteht darin das Gasgemisch möglichst
bis zur Kerze zu beschleunigen und dort erst Zünden zu lassen.
Während des Beschleunigens verdunstet ein Teil des Benzins und die kinetische Energie
nimmt zu, dadurch steigt die Brennbarkeit.
Das ist einer der Gründe, warum der Zündzeitpunkt mit höheren Drehzahlen reduziert werden
muss. Das aufladen durch den Auspuff ist ein anderer.
Normalerweise sind Quetsch-Geschwindigkeiten zwischen 25-50m/s basierend auf Material,
Kühlung, Sprit… die Obergrenze.
Zu hohe Q-Geschwindigkeiten übertragen zu viel Wärme vom Gasgemisch auf den Kopf und
bringen das Gasgemisch aufgrund der hohen Energiezunahme zur Explosion.
Die erwähnten Q-Geschwindigkeiten bergen einen guten Rahmen. Als Detonation bezeichnet
man explosive Verhalten mit Geschwindigkeiten um die 6000m/s.
Eine schlecht konzipierte Quetschkante verursacht solche Detonationen und zerstören den
Kopf, hämmern auf den Kolben und kann ihn plastisch verformen.

[soerupwichtel]

leider sind auch mir diese Schäden bekannt , s. Foto .
habe noch einen 15 + 17 PS Kopf liegen.

Bin natürlich an techn - Wiederherstellungsmassnahmen bzw. Verbesserungen
interessiert ! ;-)

Bin gespannt , was die weitere Erprobung sagt !
Wichtelgrüße

[Marco W.]

Zur Zündung:

Für mich ist die abfallende Zündkurve mit der technischen Begebenheit der Zündsysteme verbunden. Eine Kröber Rennzündung für Van Veen ist dort ganz anders und fällt nicht so früh ab, wäre bei 16 000 U/min Stand- und 24 000 Betriebsdrehzahl auch schlecht !
Wie Ewald schon schreibet wären aufgrund der Ladung oder Signalabnahme/Induktion der Zündung keine anderen Werte möglich  :shock:



Zur Quetschkantengeschwindigkeit: Da sollte ein halbwegs normaler Motor (straße ziviel) die 25 m/s nicht überschreiten. Hängt natürlich mit der Quetschkante als auch der Temperatur und maximale Füllung zusammen. Hier ist nicht nur das rechnerische Verdichtungsverhältniss wichtig, sonder der maximale Füllgrad! Sprich die Nachladung durch Resonanzauspuff und damit "Überfüllung" der 123ccm um den Faktor des Gasdruckes.
Da KS 125/175 Resonanzauspuffanlagen ab Werk haben ist das Drehzahlband auch sehr sehr beschränkt, wie die Prüfstnadsläufe zeigten.
Mir geht es um eine gute standfeste fahrbare Maschine mit mittlerer Kolben- und Quetschkantengeschwindigkeit und guter Thermik !
Die Versuche haben bisher auch genau das Ergebniss gebracht, für die GS bauene wir jetzt eine Karlotte mit mehr Drehmoment, kleinerer Kugel und 5% mehr Quetschkantenfläche.
Schön ist, das man es individuell für jeden Kunden bauen kann!
Andy hat eine negativform für die Fräse gabaut und so ist ein schnelles einrichten und immer wieder gleiche Wiederholgenauigkeit gegeben.
Aufgrund der rechnerischen Werte ist ein umstellen in aller Richtungen schnell möglich, mehr Drehmoment, mehr Leistung, geringere Verdichtung, höhere Drehzahl usw. usw.

Leider hatte ich die letzten zwei Tage keinerlei Zeit um weiterzumachen, ich hoffe montag kann ich es wieder zusammen bauen und fahren.

Euch allen ein schönes Wochenende, es freut mich das dies Thma auf so reges Interesse stößt und das nicht nur in unserem Forum  :lol:


Gruß Marco

[Ewald]

Es gibt auch erfinderische Zeitgenossen, welche gedrosselte Motorfahrrad CDI Zündspulen als "Edel-Tuningteile" verkaufen. Folgendes Exemplar verzögert den ZZP zwischen 7000 bis 10000 um 10 Winkelgrade nach spät.



Justiert man mit diesem Teil den vom Fahrzeughersteller empfohlenen ZZP beispielsweise bei 8500 Upm, dann erfolgt er bei niedrigeren Drehzahlen etwas früher und verzögert zwischen 8500 bis 11000 Upm um ca. 10 Winkelgrade richtung Spät.

Bei hochverdichteten, drehfreudigen Motoren, wird diese diese Maßnahme den Materialverschleiß verringern. An Serienmotoren (beispielsweise 284er KS50 WC mit Originalauspuff), wird sich nicht gravierend viel ändern.