Zylinderkopftuning beim 1600er Typ1

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schrauberger
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Re: Zylinderkopftuning beim 1600er Typ1

Beitrag von schrauberger »

Hallo Jep,
frag 10 Motorenbauer und Du bekommst 10 verschiedene Antworten bezüglich der Auslegung eines Motors.

Ich bin Drehmoment Junkie bei wenig Drehzahl.
Ich finde die Scat Federn sind für einen Bus Motor etwas hart, die Betätigung kostet unnötig Leistung und der Verschleiß im Ventiltrieb ist unnötig hoch.

@bugster, sehr interessant und einleuchtend. Wobei ich mich frage ob die kleinen Ventilquerschnitte bei Vollast genug Gemisch liefern können um den Motor noch ausreichend zu kühlen?
O.T. da Typ 4 Motor:
Was sagt Deine.Excelliste zu den Ventilquerschnitten bei einem 78/96 er Motor?
Ich bin unsicher, z.B. Jürgen Nowak tendiert in Verbindung mit seiner 292er NW zur GB-Ventilgröße 42/36, ein Bekannter Motorenbauer ganz klar zu 44/38 um die Füllung zu verbessern
und die Hitze besser wegzubringen.

Ralph
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bugster_de
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Re: Zylinderkopftuning beim 1600er Typ1

Beitrag von bugster_de »

Wo ist hier im Forum die Zitieren Funktion hin? Zumindest bei mir ist der Knopf nicht mehr da.

@schrauberger
>>frag 10 Motorenbauer und Du bekommst 10 verschiedene Antworten bezüglich der Auslegung eines Motors.
Ne, 10 Motorenbauer ergeben 11 verschiedene Antworten, da sich mindestens einer an seine Antwort von letzer Woche nicht mehr erinnert und nun das Gegenteil behauptet :-)

>>Wobei ich mich frage ob die kleinen Ventilquerschnitte bei Vollast genug Gemisch liefern können um den Motor noch ausreichend zu kühlen?
Ich würde mal sagen wir müssen zwei Dinge trennen: Luftmenge/Masse die in den Brennraum gelangt (Füllmenge/Füllgrad) und Gemisch/Gemischbildung
Beim Füllgrad entscheiden ja auch generell die gesamte Luftführung mit wieviel da überhaupt in den Brennraum gelangen kann. Wenn man sich den VW Boxer anschaut ist das ja schon fürchterbar wie oft die Luft zwischen Luftfilter und Brennraum um 90 Grad um die Kurve abbiegen muß. Mein früherer Cheffe hat immer gesagt: "strömende Luft mag nicht gern ums Eck". Ergo ist glaube ich das kleinste Problem bei diesen Motoren die Ventilgröße.
Gemisch/Gemischbildung: wichtig ist halt auch, dass man keinen Druckanstieg im Saugweg bekommt, da sonst das Benzin sich wieder aus der Luft löst und größere Tröpfchen bildet was zu einer schlechten Verbrennung führt. Kleine Ventile sind hierbei durchaus hilfreich.

Ich hatte jetzt selbst noch nie einen VW Boxer Kopf auf der Flowbench aber meine Meinung zu den großen Einlässen: wenn man die zu groß macht ist der Flow im Bereich der Zylinderwand gestört bzw. ein kleineres Ventil hat faktisch mehr Durchlaß. Ich habe in den 90ern von daher den ganzen Hype um die 041er Köpfe nie verstanden.

Wegen Hitzeentwicklung: keine Ahnung. Ich hatte in über 30 Jahren mit frisierten Käfermotoren noch nie einen Ventilabriss oder Ventile aus meinen Motoren ausgebaut bei denen ich dachte Ui, Ui, Ui.
Ich wage zu behaupten dass die allermeisten Ventilabrisse ihre Ursache woanders haben: falsche Zündung, Vergaser zu mager eingestellt etc.


@Onkel_e
das war keine Kritik. Es ist ein freies Land und jeder darf den Motor bauen, den er er mag.
Allerdings ist halt die Physik auch für jeden gleich und darauf zielt mein Hinweis.
Wenn du aber eh schon weißt, dass der Motor super ist, warum frägst du dann hier im Forum was man am Zylinderkopf an Drehmoment rausholen kann?

Euch allen eein frohes Fest, tolle Zeit im Kreise von Leuten die ihr mögt und guten Rutsch ins neue Jahr!
Genau so einen hatte ich auch mal. Aber der hatte einen Diesel und war von Ford.
Onkel_e
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Re: Zylinderkopftuning beim 1600er Typ1

Beitrag von Onkel_e »

Hallo bugster, Kritik kann ja auch positiv sein und so habe ich deine Ausführungen auch aufgefasst :wink:

Warum ich gefragt hatte? Weil es mich interessierte und zu dem Zeitpunkt der Frage noch die Optimierung des 50PS Motors im Raum stand.
Kurz danach bin ich besagten 1835er gefahren und hab mich für den Neuaufbau entschieden.
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schrauberger
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Re: Zylinderkopftuning beim 1600er Typ1

Beitrag von schrauberger »

Hallo Bugster,
bezüglich Füllgrad, mit Doppelvergasern ist der Ansaugweg ja schon wesentlich entspannter als original. Da ist dann die Ventilgröße glaub schon wesentlich.
Du hast dich offenbar näher mit dem Thema beschäftigt und sogar eine Exceltabelle gebaut, wärst Du so nett mal meine Daten einzugeben?
Falls Daten fehlen sag Bescheid :D
Bohrung 96/78 Hub, Drehzahl Max. 5500/min, Nowak 292 Nocke, Verdichtung 9–9,5bar
Ventildurchmesser?

Wie es zu einem Druckanstieg im Ansaugkanal kommt bzw. Wie man diesen vermeidet, keine Ahnung.
Ventilabriss ist kein Thema.

Ralph
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bugster_de
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Re: Zylinderkopftuning beim 1600er Typ1

Beitrag von bugster_de »

@schrauberger sorry, Weihnachten, Familie, Skifahren .... da ist das Thema Excel-Liste und Berechnung für Dich hinten runtergerutscht.

Anbei die beiden Rechnungen für deine Köpfe:
Einlassventil 42mm
Einlassventil 42mm
Einlassventil 44mm
Einlassventil 44mm
Laut der Formel sollte die Gasgeschwindigkeit ja größer 45 m/s und kleiner 100 m/s sein. Wenn es aus diesem Bereich raus fällt, dann ist im Bild der Bereich rot hinterlegt. Darunter oder darüber kann sich das Gasgemisch entsprechend zum schlechten verändern und du verlierst Drehmoment
Genau so einen hatte ich auch mal. Aber der hatte einen Diesel und war von Ford.
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Bruchpilot
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Re: Zylinderkopftuning beim 1600er Typ1

Beitrag von Bruchpilot »

schrauberger hat geschrieben: 22.12.2022 04:50
Wie es zu einem Druckanstieg im Ansaugkanal kommt bzw. Wie man diesen vermeidet, keine Ahnung.
Hallo Ralf,

das kann ich dir gerne verraten. Die Lösung findest du bei Bernoulli für eindimensionale Strömungen. Grundlage ist die Massenerhaltung, also das was rein geht muss auch raus kommen. Bernoulli sagt, dass der Gesamtdruck konstant bleibt. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit steigt, nimmt der statische Druck also ab. (grobe Info dazu hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Bernoulli-Gleichung)

Wenn dein Kanalquerschnitt enger wird, steigt also die Strömungsgeschwindigkeit. Umgekehrt hast du bei Querschnittserweiterung eine Verzögerung der Strömung und erreichst einen Druckrückgewinn. Ein Beispiel dafür findet sich am Typ 1 beim Ölbadluftfilter. Der Ansaugschnorchel hat zu Beginn einen kleinen Trichter und der anschließende Querschnitt erweitert sich kontinuierlich bevor es durch den Filter geht. Das sorgt an dieser stelle für einen geringeren Druckverlust beim Durchströmen des Filters.... aber das nur am Rande.

Zurück zum Ansaugkanal: Um im Ansaugweg keinen Druckanstieg zu bekommen, sollte der Querschnittsverlauf zum Einlassventil hin monoton abnehmen (also konstant bleiben oder kleiner werden). So wird die Strömung zum Ventil hin beschleunigt. Soweit ich weiß, sollte der engste Querschnitt dann im / am Ventil erreicht werden.
Wenn du also den Kanal im Querschnitt erweiterst, sorgst du dafür dass du sie Strömung verzögerst und somit einen Druckanstieg haben wirst was sich auf die Gemischbildung entsprechend auswirken wird.

Ich hoffe meine Ausführung ist halbwegs verständlich...
Gruß
André
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Re: Zylinderkopftuning beim 1600er Typ1

Beitrag von schrauberger »

Hallo André,
sehr schön erklärt,
vielen Dank :gut:

Ralph
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Re: Zylinderkopftuning beim 1600er Typ1

Beitrag von bugster_de »

@Bruchpilot sehr cool erklärt!

Das ist ja auch das ganze Prinzip hinter dem Venturi im Vergaser: die Luftgeschwindigkeit steigt aber der Druck nimmt ab. Sprich im Venturi hat man Unterdruck und der saugt dann den Sprit durch die Düsen an (vereinfacht erklärt). Deshalb sollte bei einem Vergasermotor ja auch die engste Stelle (Einlassventil) in einem tauglichen Verhältnis zum Venturi stehe sonst bekommt man den Vergaser nicht ans Arbeiten bzw. er arbeitet nur in hohen Drehzahlen sauber, weil da die Gasgeschwindigkeit ansteigt.

Zweiter Grund für die Monotonie des Einlasskanales ist (grob) die Dampdruckkurve. Der Vergaser hat nun den Sprit schön fein zerstäubt und das sollte auch so bleiben bis in den Brennraum. Wenn sich auf Grund von Bernoulli der Druck an einer Stelle im Saugrohr ändert, ändert sich auf die Fähigkeit der Luft die feinverteilten Spritbläschen zu lösen. Das kann bis zu einem Punkt führen, an dem der Sprit verdampft oder umgekehrt aus den vielen kleinen Tröpfchen entsprechend größere werden. Beide Effekte führen zu schlechter Verbrennung und damit sinkendem Wirkungsgrad im Brennraum. Deshalb gilt bei Einlasskanalbearbeitung eben nicht "viel hilft viel" oder "hauptsache groß" :) Und genau dieser Dampfdruckkurveneffekt führt zu der Formel bezgl. Einlassventilgrößen wie oben angegeben, da man etwaige Druckveränderungen am Ventil nicht haben möchte.

Etwaige weitere Effekte die sich aus Bernoulli, Dampfdruckkurve und Energieerhaltungssatz ergeben sind ggf. für unsere Motoren (eine Grund-Konstruktion aus den 1930er Jahren) weniger relevant bzw. fallen den milden Tuningmaßnahmen wie wir sie hier besprechen nicht so ins Gewicht wie falsche gemachte Einlasskanäle. Sobald eine Verdampfung bzw. Kondensation ins Spiel kommen wird Energie benötigt bzw. wieder frei (deshalb friert z.B. ein Seriensaugrohr unter dem Vergaser ein). Auch ergeben sich z.B. Druckwellen im Saugrohr, da die einströmende Luft ja weiter fließen will, das Ventil dem aber entgegen arbeitet weshalb z.B. beliebig kurze Saugrohre bei einem Vergaser nicht sinnvoll sind.
Genau so einen hatte ich auch mal. Aber der hatte einen Diesel und war von Ford.
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Bruchpilot
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Re: Zylinderkopftuning beim 1600er Typ1

Beitrag von Bruchpilot »

bugster_de hat geschrieben: 03.02.2023 12:20 Deshalb sollte bei einem Vergasermotor ja auch die engste Stelle (Einlassventil) in einem tauglichen Verhältnis zum Venturi stehe sonst bekommt man den Vergaser nicht ans Arbeiten bzw. er arbeitet nur in hohen Drehzahlen sauber, weil da die Gasgeschwindigkeit ansteigt.
Danke für deine Ausführung, das wusste ich auch noch nicht, klingt aber logisch. Ich komme aus der Strömungslehre und nicht aus dem Motorenbau, letzteres fasziniert mich einfach nur sehr ;-)
Soweit ist mir schon logisch, dass nen größerer Vergaserquerschnitt alleine nicht unbedingt sinnvoll ist. Dass das ganze in Relation zum Querschitt am Einlassventil zu sehen ist, darüber habe ich nie nachgedacht. Spannend wäre ja mal Daten zu erheben, welche Verhältnisse an welchen Motoren so zu finden sind. kennst du zufällig interessante Literatur oder Paper zu dem Thema?

Die logische Konsequenz ist dann ja auch, dass der Ventilhub entsprechend Einfluß auf den Vergaser nimmt und man darüber auch Einfluß hat dafür zu sorgen, dass der geringste Querschnitt am Ventil bleibt in dem man ggf. einfach den Ventilhub reduziert. Anders gesagt könnte ja dann auch zu viel Ventilhub im ungünstigsten Fall die Sache verschlechtern. Spannend wäre ja wenn man sich mal den Querschnitssverlauf grafisch in ein Diagramm packen könnte. Vom Einströmen in den Luftfilter bis zum Einlassventil oder noch besser auch bis zum Ende vom Auspuff. Wird aber nicht ganz zerstörungsfrei gehen vermute ich mal.

Damals in der Vorlesung sagte Prof. Günther immer gerne: "Meine Damen und Herren, merken Sie sich eins: Viel hilft nicht immer viel." Damals ging es zwar um Klebeverbindungen, aber dieses Prinzip ist mir schon öfters begegnet :bier:
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Re: Zylinderkopftuning beim 1600er Typ1

Beitrag von bugster_de »

wir schweifen ab .... Nur mal so....
Bruchpilot hat geschrieben: 03.02.2023 14:49 Danke für deine Ausführung, das wusste ich auch noch nicht, klingt aber logisch. Ich komme aus der Strömungslehre und nicht aus dem Motorenbau, letzteres fasziniert mich einfach nur sehr ;-)
Mir ging es im Studium andersrum: Strömungslehre I&II und Wärmelehre waren jetzt nicht gerade mein Steckenpferd, aber als ich verstanden hatte, dass ganz speziell Strömungslehre der Trick zu Mehrleistung ist, habe ich halt doch zugehört. Nicht zwingend verstanden, aber für eine Note besser 4,0 hat es gereicht :D
Bruchpilot hat geschrieben: 03.02.2023 14:49 kennst du zufällig interessante Literatur oder Paper zu dem Thema?
Apfelbeck, Wege zum Hochleistungsviertakter ist da so ein Standardwerk. Prof. Indra ist auch immer eine gute Quelle. Oder mal durch googeln bezgl. der Saugmotoren in der Formel 1.
Bruchpilot hat geschrieben: 03.02.2023 14:49 Die logische Konsequenz ist dann ja auch, dass der Ventilhub entsprechend Einfluß auf den Vergaser nimmt und man darüber auch Einfluß hat dafür zu sorgen, dass der geringste Querschnitt am Ventil bleibt in dem man ggf. einfach den Ventilhub reduziert. Anders gesagt könnte ja dann auch zu viel Ventilhub im ungünstigsten Fall die Sache verschlechtern. Spannend wäre ja wenn man sich mal den Querschnitssverlauf grafisch in ein Diagramm packen könnte. Vom Einströmen in den Luftfilter bis zum Einlassventil oder noch besser auch bis zum Ende vom Auspuff. Wird aber nicht ganz zerstörungsfrei gehen vermute ich mal.
Der Zusammenhang ist ja eigentlich ganz einfach: je mehr Füllgrad ich bekomme, desto höher ist die Kraft die auf den Kolben wirkt desto höher ist das Drehmoment, welches sich an der Kurbelwelle ergibt und desto höher ist dann die Leistung. Füllgrad hoch bekomme ich dadurch, dass ich die Drosselwiderstände im Ansaugkanal veringere und da ist in den meisten Fällen halt das Einlassventil der Flaschenhals. Kann man beheben, in dem man einfach mehr Ventilhub macht, aber da hast du 2 "Gegenspieler":
(a) für mehr Ventilhub braucht es schon sehr "aggressive" Nockenwellenflanken, damit ich das Ventil überhaupt in der zur Verfügung stehenden Zeit soweit bewegt bekomme (Weg mal Zeit). Die daraus resultierenden Kräfte belasten den Ventiltrieb enorm und man hat deutlich mehr Reibung. Auch muß man ggf. mit anderen Materialien arbeiten (CroMo Stösselstangen an Stelle Alu z.B.)
(b) Ventilführung: je weiter das Ventil aufmacht, desto höher ist das Risiko eines Ventilabrisses, weil das Ventil mehr flattern kann und damit die Ventilführung auch mehr belastet wird. Ergo auch mehr Verschleiß.
Genau so einen hatte ich auch mal. Aber der hatte einen Diesel und war von Ford.
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