Bigger is better: Part II

So - wieder ein paar Dinge geschafft...

Damit das mittlere Einlassventil an der Ventiltasche nicht ansteht musste die Tasche 1.5mm vergrössert werden. Oder anders ausgedrückt, die "Wandstärke" zum Kolbenrand musste von 5 auf 3.5mm gesenkt werden. Naja, rein rechnerisch hätte ich die auf 3.25mm verringern sollen, aber die fehlenden 25/100 gehen in der Sicherheitsmarge unter

Also, mal ein Futter auf die Fräse gespannt und im Winkel ungefähr ausgerichtet
Funktioniert aber nicht so gut, da Ventiltaschenboden und Ventiltaschenwand nicht mehr im 90Grad Winkel zu einander stehen - sprich ich bin oben schon auf Endmass während die Ventiltasche unten noch das selbe Mass hat.  Ich hätte den Kopf der Fräse auf den Winkel der Ventiltasche ausrichten müssen - das war mir zu mühsam (vorallem das erneute ausrichten nach getaner arbeit). Also hab ich das dann mit dem Dremel fertig bearbeitet

Danach den Kolbenboden mit P400 und P1200 vorgeschliffen...
und mit der Wabbelscheibe auf hochglanz polliert. Wozu dient der "Kubbel" in der Mitte des Kolbens eigentlich ? Ist da ein bischen mehr Material, weil die Zündkerze genau oberhalb davon ist - oder stammen die aus dem Fertigungsprozess ?
Am Wochendende - nach einem Chat mit Matthias - mal die Anphasung der Laufbuchsen in Angriff genommen. Die sind für die Oelabstreifringe des RN12 Kolbens einfach zu flach. Die Ringe gehen zwar ganz in die Anphasung rein - aber nicht darüber. Das ganze zuerst mit Dremel an meiner defekten Zylinderbank probiert. Ok, geht. Dürfte wohl 1-2 Stunden benötigen für alle 4 Laufbuchsen. Aber...da steht deoch das grüne 500kg Stahlross hinter meinem Rücken...das ganze hat dann, inkl. Werkzeugbau und diversen Test 6h gedauert  :mauer:

Zuerst musste wieder ein Werkzeug dafür gebaut werden...(Mentale Notiz: Endlich mal einen vernüftigen Ausdrehkopf ala Wohlhaupter besorgen). Und diesmal hab ich die Mitnehmerzapfen bewusst gefräst - hab nämlich keinen Mitnehmerring für den 16er Zapfen ;D
Nach dem Testen - wieder an der defekten Zylinderbank - mit diversen Schnittwinkeln, Drehzahlen etc gings dann los...Ausrichten der Laufbuche (muss natürlich für jede einzlen gemacht werden)
Links: "original" d.h. verkleindert dirch das Aufbohren auf 77mm
Rechts: Die Nachgeschnitte und "abgeflachte" Phase. Nein, das rote ist kein Blut sondern Filzstiftmarkierung um zu sehen, wie der Fräser genau schneidet ;)
Jetzt passt's. Der Unterschied resp. der Kraftaufwand welcher benötig wird um die Ace/FZR oder RN12 Ringe in die Laufbuchsen zu bringen ist schon beträchtlich 8o
eigentlich fehlt jetz nur noch das Polieren/Bearbeiten der Pleuel.....
und ein Sichtfenster im Zylinder, damit man die schönen Dinger auch sieht  :D 


Zylinderkopf: Part II

Nach langem hin und her hab ich das Planen des Zylinderkopfes in Angriff genommen. Der muss ja um 0.85mm geplant werden um auf meine Wunschverdichtung von 12.5 zu kommen. Wenn man sich den Bereich um das mittlere Einlassventil genauer anschaut, stellt man fest, dass da nicht all zu viel Fleisch am Kochen ist und die 0.85mm nicht gaaaanz so einfach abgefräst werden können.


Hellblau = Material bis zu den Ventilsitzringen
Dunkelblau = 20 Grad Korrekturwinkel
Rot  = 45 Grad Dichtsitz
Gelb = 60 Grad Korrekturwinkel

Der hellblaue Bereich is ca 3/10mm bis 4/10mm. Sprich wenn ich den Kopf um 0.85mm planen will, werde ich nach 4/10mm auf die Sitzringe resp. den 20 Grad Winkel herunter kommen. Der 20 Grad Korrekturwinkel dient mehr oder weniger nur dazu, die Sitzbreite des 45 Grad Dichtsitzes einzustellen (und noch ein bischen die Strömung zu verbessern). Dieser kann also "problemlos" angefräst werden. Mit ein bischen Trigonometrie kann man ausrechnen, dass die 1mm Breite des 20 Grad Winkel etwa 35/100mm "Höhe" haben resp. über dem 45 Grad Dichsitz liegen. 4/10+35/100 macht im besten Fall zusammengezählt also 0.75mm die ich abfräsen kann (also etwa 5/100mm weniger als vorgesehen). Huch, ich hoffe, man versteht was ich meine.

Ein weiteres Problem - der Kopf ist Alu, die Sitzringe aus gehärtetem Stahl - nicht die beste Kombination zum Fräsen da sich der Schnittdruck durch den Materialwechsel ändert, somit Vibrationen im Fräser erzeugt und dadurch die Oberflächengüte sinkt. Um hier gute Resultate zu erzielen, habe ich die Sitzringe im grün markierten Bereich vorgängig mit einem VHM Schaftfräser ca. 3/100mm unter das Soll-Mass gefräsen - das verhindert einen Materialwechsel beim Fräsen und ich kann eine für Alu besser geeignete Drehzahl verwenden - sprich alles was das Maschinchen hergibt

Wie berechnet bin ich nach ca. 7/10mm auf den 45Grad Winkel gekommen. Ich hab dennoch 2/10 zusätzlich abgefräst - dabei immer wieder mit der Lupe kontrolliert, wieviel vom 45 Grad Winkel noch übrig bleiben. Der hat jetzt an der schmalsten Stelle zwar nur noch 2/3 der normalen Breite von 1mm - ich denke aber nicht, dass das ein Problem ist. Im Nachhinein bin ich froh, dass ich die Ventile schon vorher eingeschliffen habe. Die matierte Fläche hat geholfen, die Sitze optisch besser voneinander unterscheiden zu können. Und iwie merke ich langsam das Alter - ich musste bei meinen Kids wieder mal die Lupe ausleihen um das alles genau erkennen zu können. Wird wohl doch langsam Zeit mal einen Optiker aufzusuchen :D

Nach den Ventilsitzringen gings ans Eingemachte....kurzerhand meinen grössten Messerkopf (100mm) in den neuen Fräsdorn eingespannt, den Kopf auf den Tisch gespannt und die Maschine rattern lassen...
Die Linke seite ist perfekt - auf der rechten Seite hats eine kleine Stufe von max. 2/100mm gegeben. Keine Ahnung warum - ev. ist die Maschine mit der Grösse einfach an ihrer Grenze. Ich hab die Stufe dann mal kurz mit P400 Sandpapier "berührt" - nach 10 Sekunden war die weg.



Ein erneutes Ausmessen hat dann ergeben, dass die Fläche auf 2/100 eben ist. Laut WHB darf die maximale Unebenheit 1/10mm sein - das müsste also gut passen. Auch die Planparallelität liegt über alle 4 Ecken innerhalb von 2/100. IMO müsste der Kopf verwendbar sein. Dennoch hat mir das keine Ruhe gelassen. Also hab ich meine Fräse vermessen und den Fräskopf ausgerichtet.


Da ich trotzt Ausrichten  immer noch eine kleine Stufe  reingefrästbekommen habe , hab ich mich entschieden, meinen eigenen 200mm Fräser zu bauen um den Zylinderkopf in einem Durchgang zu planen.


Ok - das Teil sieht ein bischen rustikal aus - aber die Devise war - "form follows funtion". Wenn ich Depp einfach ne simple Nut statt ein paar Mitnehmerzapfen gefräst hätte - dann hätte ich auch den Mitnehmerring zu verwenden können und der Fräsdown würde unten nicht so weit überstehen :cursing: Aber was solls, dat ding funzt :thumbsup:  Nach ein bischen experimentieren mit den Schnittwinkeln und Schnittgeschwindigkeit konnte es dann losgehen - Zustellung 5/100mm, Drehzahl 400 U/min resp 250m/min Schnittgeschwindigkeit, Vorschub ? seeeeeeeeehr langsam 


Verdichtung liegt jetzt mit 12.8 ein bischen höher als geplant. Aber ich will noch die Kolbenböden polieren sowie die Brennraumkanten an die 77mm Bohrung resp. neue Kodi anpassen - dann dürfte sich das verm. bei 12.6 einpendeln...

Bigger is better: Part I

Ende Dezember2014 hat das Projekt "Bigger is better" begonnen - mit den "neuen" Innereien, welche seit Oktober  2013 im Keller lagern..



Was da am Boden liegt, ist
1. 6 Gang Getriebe der YZF 750 R
2. 4 Pleuer einer R1 RN04
3. 4 Kolben einer FZ1/R1 RN12

Als Basis habe ich mich entschieden, den 96er Ace Motor zu verwenden. Sprich mein neuer Motor wird aus Komponenten von 4 verschiedenen Motoren aus 6 Fahrzeuggenerationen zusammengebaut....

Das Getriebe hat einen Gang mehr als das original FZR/Ace Getriebe und ist deutlich kürzer übersetzt. Die Kolben der RN12 sind 1.5mm grösser im Durchmesser (77mm) als die der Thunderace (75.5mm)- das resultiert dann in 40ccm (oder 4%) mehr Hubraum. Und Hubraum ist bekanntlich durch nichts als durch mehr Hubraum zu ersetzen. Neben der grösseren Bohrung ist die Kombination aus RN12 Kolben und Rn04 Pleuel auch noch  gute 55g leichter als original. Hier gehts natürlich nicht um die total 220g weniger Masse zu den 235kg die die Ace wiegt, sondern um die Erleichterung an extrem beschleuntiger resp. rotierenden Masse. Die 55g entsprechen ca 10% der originalen Pleuel/Kolben-Kombi. Kleinere Massen lassen sich schneller resp. mit weniger Energie beschleunigen. Der Motor wird somit hoffentlich ein bischen Stück drehfreudiger und könnte prinzipiell auch höher drehen (und somit mehr Leistung erzeugen). Problem ist, die RN12-Kolben haben 14mm dicke Kolbenbolzen, die 3GM Pleuel aber 16mm - sprich, die Kolben passen nicht auf die Pleuel. Ok, das könnte man am 3GM Pleuel zwar ausbuchsen aber wozu der Aufwand, wenn die Pleuel der RN04 den passenden Kolbenbolzen haben und von der Länge her auch gerade passen...mit gerade passen meine ich, dass die 0.5mm länger sind - dazu später mehr... Ach ja, ihr könnt euch wohl denken, wer als erstes einen Motor dieser Art gebaut hat resp. auf die Idee gekommen ist, einen FZR Motor mit R1 teilen zu pimpen - die Schweizer warens auf jedenfall nicht. Matthias hat das schon 2011 gemacht

Hier mal ein Vergleich zwischen den original Thunderace Kolben/Pleueln und der neuen Kombination sowie ein Vergleich der beiden Kolbenböden (und da ist nicht das Augenmerk auf die Kohleablagerung vom Ace/4SV Kolben zu richten)


Wie man sieht, hat der RN12 (der saubere Kolben) deutlich grössere Ventiltaschen und einen schmaleren "Mittelsteg"  als der 4SV Kolben Ace-Kolben. Daraus wird ein Absinken der Verdichtung bewirken. Die RN12 hat ab Werk zwar eine höhere Verdichtung als die Ace, allerdings auch 1mm (oder warens 2mm) längere Pleuel. Hier kommen die zusätzlichen 0.5mm der RN04 Pleuel ins Spiel und die 0.2mm, welcher der Feuersteg des RN12 Kolbens höher als der Ace-Kolben ist. Vereinfacvht ausgedrückt - der RN12 Kolben auf dem RN04 Pleuel steht in OT (oberer Totpunkt) 0.7mm höher in der Laufbuchse/Zylinder als der Ace Kolben auf dem Ace Pleuel. Das Volumen der 0.7mm bei 77mm Durchmesser einspricht 3.2ccm - oder anders ausgedrückt, das Brennraumvolumen wird durch die 0.7mm um 3.2ccm verkleinert (und dadurch die Verdichtung erhöht). Eine kurze Überschlagsrechnung hat gezeigt, dass die grösseren und tieferen Ventiltaschen des RN12 Kolbens dadurch in etwa wieder wett gemacht werden - oder nochmals anders ausgedrückt, das Verdichtungsverhältniss müsste theoretisch in etwa gleich bleiben.

Die Kubelwelle der Ace hat 56mm Hub. Die Zylinderbohrung misst 75.5mm (original)und das Verdichtungsverhältniss beträgt 11.5:1. Daraus ergibt sich rechnerisch ein Brennraumvolumen von 23.9ccm.

Also hab ich mich daran gemacht, den Motor mal provisorisch zusammen zu stecken. Als erstes mussten die RN04 Pleuel unter die Fräse. Die sind am kleinen Auge nämlich knapp 2mm breiter (18mm) als die der RN12 (16mm). Meine Güte - keine Ahnung aus welchem Material die Pleuel bestehen - meine HSS Fräser hatten nur die Schneiden von sich gestreckt und ausser ausgebrochnenen Zähnen und ein bischen Staub überhaupt nichts produziert... Also musste gröberes Geschütz aufgefahren werden...



Mit einem Hartmetall-bestückten Messerkopf sind die Spähne dann geflogen :)) Dadurch ändert sich natürlich das Gewicht der Pleuel...also mussten alle Pleuel neu Gewogen werden um sicher zu stellen, dass der oszilierende und rotierende Anteil der Masse bei allen Pleuen gleich gross ist...



Ebenfalls müssen die Pleuelschrauben gedreht werden - die Muttern stehen nämlich sonst am Gehäuse an...und das gibt übelste Geräusche :D

Ende Jannuar hab ich dann die Zylinderbank vom Motorbauer (Bertolino) mit den neuen, grossen Löchern zurück erhalten.



Leider hat er nicht - wie in Auftrag gegeben - die Anphasung an den Zylinderbuchsen vergrössert. Die musste ich von Hand mit dem Dremel nachbearbeiten damit die Oelabstreifringe eingefädelt werden können.

Nun ging es darum, das Verdichtungsverhältnis zu bestimmen. Das Brennraumvolumen setzt sich ja aus 3 Komponenten zusammen -
1. dem Volumen der Brennkammer im Kopf
2. dem Anteil der Zylinderkopfdichtung.
3. dem Volumen zwischen Oberkante Zylnder und Kolbenboden

1. habe ich ja schon mal bei der Bearbeitung des Zylinderkopfes gemessen (17.7ccm). 2. Kann man einfach rechnen, wenn man die Dicke der Kopfdichtung misst (0.7mmx77mm =n 3.3ccm). Und die dritte Zahl  - naja -fehlt halt noch.

Also, mal alle Teile zusammen gesucht, den Rumpfmotor mit einer Kurbelwelle bestück, Pleuel, Zylinder und Zylinderbank montiert und den Kolben mittels Messuhr auf OT ausgerichtet.


Wie berechnet steht der RN12 Kolben auf dem RN04 Pleuel 0.7mm höher in OT als der Ace Kolben. Blöd nur, dass der Kolbenboden nur 0.2mm unterhalb der Oberkante steht - sprich das mit dem Ausmessen des Volumens war dann eher schwierig resp. kann höchstens als Schätzung betrachtet werden (Abweichung der Messresultate von 2ccm bei einem Zielwert von 5ccm). 1ccm mehr oder weniger Brennraumvolumen ergibt übrigens eine Änderung von ca. 0.3 im Verdichtungsverhältnis (also z.b. 11.2 vs 11.5) - also muss ich schon auf 0.5ccm genau messen können. Somit musste das Messferfahren geändert ändern.

Wenn wir nicht die 3 Teile einzeln messen können, dann messen wir halt alle 3 zusammen ;) Das dürfte auch die Messfehler reduzieren. Also meinen modifizierten Zylinderkopf mit den geglätteten Brennräumen montiert, das Ganze mit einer Wasserwage ausgerichtet und Oel übers Kerzenloch mit einer Spritze eingefüllt...

Resultat: 26ccm - und somit einem resultierenden Verdichtungsverhältnis von 11:1 - sprich 0.5 weniger als original. Ich hab dann auch noch einen originalen, unmodifizierten Kopf aufgesteckt und mit 25ccm gemessen. Das würde dann ein Verdichtungsverhältnis von 11.4 ergeben - also ziemlich genau wie original. Die ganzen Messresultate passen übrigens recht gut zusammen. Bei der Ausliterung der einzlnen Brennkammern für meinen modifizierten Kopf bin ich auf 17.7ccm gekommen, der originale hat ca. 16.5ml. Aus der Differenz von 1.2ccm der beiden Brennräume (17.7-16.5) ergibts sich auch, das ich die Brennkammern ca. 0.2mm durchs Glätten abgetragen habe. Wer will, darf das gerne noch genauer ausrechnen :)

Moment, moment - ich hab doch ganz zu anfang geschrieben, dass die Ace 11.5 und 23.9ccm Brennraum hat ? Wie kommt es denn, dass 25ccm in 11.4 resultiert ? Gaaaaaanz einfach - ich hab ja auch 10ccm mehr Hubraumen pro Zylinder. Das Verdichtungsverhältnis berechnet sich r = (Hubraum+Brennraum)/Brennraum. Durch den Mehrhubraum kann auch meine Brennkammer ein bischen grösser werden und dennoch bleibt die Verdichtung gleich.

Wie gesagt, mein Brennkammernvolumen beträgt 26ccm und somit eine Verdichtung von 11. Originalverdichtung ist 11.5. Ein Motor arbeitet aber effizienter, je höher die Verdichtung ist. Deshalb würde ich gerne eine Verdichtungsverhältnis von 12.5 bis 13.0 anstreben. Das wird vorallem im mittleren Drehzahlbereich mit mehr Drehmoment (und somit mit mehr Leistung in diesem Bereich) belohnt. Ich bin bei 11 will aber auf  mehr als 12 - d.h. irgenwie muss der Verdichtungsraum verkleinert werden. Aber wieviel ? Gaaanz einfach - für 12.5 brauche ich ein Brennkammernvolumen von 22.7ccm. Mein aktuelles liegt bei 26ccm - also müssen 3.3ccm weg.  Aber wo weg nehmen ? Dazu geibt es mehere Wege...

1. Wie den meisten bekannt, kann man den Zylinderkopf um das benötigte Mass abfräsen
2. Man könnte eine dünnere Kopfdichtung verwenden oder z.b. die mittlere Lage der Kodi weg lassen
3. Die Zylinderbank an der Oberseite abfräsen - dadurch wird aber der obere Bund der Laufbuchsen geschwächt
4. Eine dünnere Fussdichtung verwenden
5. Die Zylinderbank an der unterseite abfräsen - dazu müssen allerdings die Laufbuchsen ausgepresst und anschliessend neu eingepresst und gehohnt werden.
6. Eine kombination von 1-5

Hört sich einfach an - oder ? Allerdings gibt es 2 Kleinigkeiten zu beachten - a) Distanz Quetschkanten zu Kolbenboden, b) Distanz Ventil zu Kolbenboden

a) Der Abstand zwischen Kolbenboden und Quetschkante sollte bei OT ca. 1mm betragen. Wird das Spaltmass zu klein, kanns Probleme mit Klopfen/Klingeln geben.
b) Die Ventile sollten Einlassseitig ca. 1.5-2mm und Auslassseitig ca 2.0-2.5mm Distanz zum Kolbenboden haben. Wird das Mass zu eng gewählt, können die Ventile den Kolbenboden berühren weil die Ventile beim schliessen auf den Sitzen "hüpfen/federn" können - das Resultat wäre im günstigsten Fall unschöne Geräusche. Im weniger günstigen Fall einen Satz verbogener Ventile.

Erinnert ihr euch an die Masse ? Der RN12 Kolben steht in OT 0.2mm unter der Oberkannte der Laufbuchse. Da kommen noch 0.7mm für die Kopfdichtung hinzu - macht also 0.9mm Abstand zwischen Kolbenboden und Quetschkante. Die Massnahmen 2-5 würden allesamt bewirken, dass sich Kolbenboden und Quetschkante noch mehr annähern - ist somit also keine gute Idee, ausser ich fräse/spindle die Quetschkanten ein paar 1/10mm tiefer.

so siehts übrigens aus, wenn a) und/oder b) kleiner 0 sind... (die Bilder stammen vom Motor mit dem abgerissenen Pleuel). Man sieht gut, welche Kräfte da wirken und wie der Bereich um die Kolbenringe plastisch kaltverformt wurde.



Bleibt sommit nur noch Variante 1 übrig - also den Zylinderkopf zu planen. Die Frage ist also, wieviel muss vom Kopf runter um das Verdichtungsvolumen um 3.3ccm zu verkleinern ?
Die Brennkammer hat 76mm Durchmesser -

 d.h. pro 1/10mm der geplant wird wird das Volumen um ca. 0.45cmm reduziert. Allerdings sind da noch die Quetschkanten (die 3 planen Flächen am Rande der Brennkammer. 2 kleine bei den Einlassventilen, 1 grössere bei den Auslassventilen). D.h. also, effektiv fallen pro 1/10mm nicht die ganzen 0.45ccm sondern ein bischen weniger an. Prinzipiell könnte man die Fläche der Quetschkanten ausmessen und sauber mit einrechnen - ich hab hier einfach mal 15% angenommen - d.h. ich rechne nur mit 0.38ccm pro 1/10mm statt mit 0.45ccm. Also, die 3.3ccm die weg müssen dividiert durch 0.38 ergibt 0.8mm - und somit um wieviel der Kopf geplant werden muss...

Also stellt sich noch die Frage nach dem Mass b) resp ob der Platz zwischen Ventilen und Kolbenboden ausreicht (die Frage wäre auch bei den anderen Varianten zu benatworten gewesen). Mit Lötzin kann man das rel. einfach ausmessen. Mein dickster Lötzinndraht ist aber nur 1.5mm - das war mir zu wenig - ich hätte da gerne was mit 3mm gehabt. Gut, wenn man kleine Kinder hat - die haben immer Utensilien die man im Motorbau verwenden kann - Taschenlampen, Lupen, Knetmasse etc...Also mal den Familienrat einberufen und meine Kids gefragt, wer denn ein bischen Knete hat :D Unter Protest wurden mir dann ein paar Krümel abgetretten welche als "Würste" den Weg in die Ventiltaschen gefunden haben.



Den Motor also wieder rudimetär zusammengbeaut, Kopf montiert, Nockenwellen montiert und die Steuerzeiten eingestellt. Den Kopf habe ich ohne Kodi montiert - die misst ja 0.7mm was ziehmlich genau den Mass entspricht um welches ich den Kopf planen möchte - sprich ohne Kodi simuliere ich sozusagen einen um 0.7mm abgefrästen Kopf. Als alles montiert und eingestellt war wurde der Motor per Hand ein paar mal durchgekurbelt und danach das ganze rückgebaut und die Knetwürste betrachtet. Ich erspahr euch jetzt das nachher Bild - die Würste haben wie vorher ausgesehen - sprich da ist reichlich Platz zwischen dem Kolbenboden und den Ventilen. Nur bei den Auslassventilen konnte ich einen Hauch eines Abdruckes veststellen - die Messung hat ergeben, dass da immer noch mehr als 2.5mm Platz ist - das reicht aus (Wiseco gibt 2mm für Einlass und 2.5mm für die Auslasseite an - Kaitzinger etwa 0.7mm weniger). Und falls der Platz zu eng wäre, könnte man die Ventiltaschen ein bischen tiefer fräsen.

Um mal zu testen, ob meine Fräse überhaut genügend gross und noch genügend genau arbeitet um den Zylinderkopf zu planen, habe ich meine defekte Zylinderbank auf den Tisch gespannt.



Wie man sieht, musste ich da wirklich jeden zur Verfügung stehen Millimeter der Fräse ausnutzen. Die Fräse hat "offiziel" einen Arbeitsbereich von 400mm - der Kopf misst 390mm. Dann kommt noch der Durchmesser des Fräsers hinzu...Die beiden schwarzen Striche auf der linken Seite markieren "das Ende" - sprich stehen die Aufeinander löst sich die Spindel vom Tisch....3x dürft ihr raten, warum ich das weiss und weshalb ich mir die Markierungen gemacht habe  :S

Also hab ich mal ein bischen mit Schnittgeschwindigkeiten, Schnitttiefe etc experimentiert....wegen des Graugusses musste ich vorallem die Drehzahl runter nehmen ansosnten hat die Laufbuchse vibriert und die Oberfläche war in diesem Bereich nicht zu gebrauchen.




Das ganze scheint von der Genauigkeit sowie der Oberflächengüte durchaus brauchbar zu sein....to be continued

Zylinderkopf - Part I

Mühsam ernährt sich das Eichhörchen - vorallem wenns drausen schneit. Aber bestes Wetter um wieder mal ein bischen Hand an ein paar Teile zu legen. Auf dem Plan steht die Revision und Optimierung des Zylinderkopfes.
Der Kopf hatte beim Abriss des Pleuels ja so einiges an den Quetschkanten abbekommen - und da ich für den neuen Motor den Kopf eh ein paar zehntel Milimeter planen muss trifft ist das ganze nur halb so schlimm. Also mal mit der Demontage der Ventile begonnen...
und alles fein säuberlich beschriftet - die sollen ja wieder an ihren ursprüngliche Platz zurück.
Was ich bei den Ventilen vorgefunden habe, hat mich doch eher erstaunt... dickste Russ- & Kohleablagerungen. Und nein - das ist kein Ausslass - sonder ein Einlassventil.
Die Ventilsitzringe sehen ebenfalls dementsprechen aus und die Einlasskanäle waren auch ziehmlich verrusst. Ganz ehrlich gesagt, ich wundere mich dass die Kiste überhaupt noch so gut gezogen hat - die Venile können doch nie und nimmer dicht gwesen sein. Aber subjektiv war das der Stärkste der der 3 Ace Motoren die ich gefahren bin...



Die Ventile haben dann ein eintägiges Bad in einer 30% Natronlauge genommen - danach konnte die Kruste ganz einfach abgebürstet werden. Zumindest bei den Einlassventilen. Bei den Auslassventilen ist die Kruste wesentlich hartnäckiger und muss mechanisch zu leibe gerückt werden.



Als nächstes mussten die Ventile auf Rundlauf geprüft werden - vorallem die aus dem Zylinder mit dem Kolbeneinschlag. Also mal kurze eine kleine Halterung gefräst und die Ventile mit einem Pupitast auf Rundlauf geprüft. Erstaunlicherweise sind die Ventile heile geblieben...zumindest die drei Einlassventile. Die beiden Auslassventile hatten bei 2/10mm Schlag.
Also mit dem aufarbeiten der Ventile begonnen... hier die verschiedenen Bearbeitungsstufen...
Am Anfang hatte ich sucher ne gute Stunde pro Ventil...wenn man ein paar gemacht und den Dreh raus hat gehts natürlich fixer, so dass ich am Schluss so bei 20min gelandet bin. Aber eines sag ich euch, das nächste mal kauf ich mir einen 1 Zylinder 2 Ventiler oder gleich einen 2-Takter - aber sicher keinen 4 Zylinder 5 Ventiler! Aber "fertig sind die auch nich nicht - ich will hier noch eine 30 Grad Phase andrehen um den Ventilteller strömungsgünstiger hinzubekommen.

Aber kommen wir zur eingentlichen Sache....wenn man sich die Übergänge an den Sitzen u mal so betrachtet sieht man, dass die Sitzringe mehrere zehntel grosse Kanten an den Übergängen zu den Kanälen aufweisen. Das ist strömungstechnisch eher suboptimal. Vorallem im Bereich der Ventilsitze sollen keine Verwirbelungen entstehen umd eine möglichst gute Zylinderfüllung zu gewährleisten. Also mal die Dremelkopie ausgepackt und mit schleifen/fräsen begonnen....der hat dann nach 2 Stunden den geist aufgebegen. Ist ja greade Weihnachten - also hab ich mir selbst einen richtigen Dremel unter den Weihnachtsbaum gelegt ;)
unschöne Kanten nochmals unschöne Kantenunschöne Kanten weg :D

Das selbe gilt bei den Alu-Ansaugstuzen....also wurde auch hier der Dremel angesetzt
die ungünstigen Kantenda kommt einiges zusammenvorgeschruppt

Ziel war nicht, die Kanäle möglichst gross zu gestalten sonder die Fertigungstoleranzen zu beseitigen und das ganze Strömungstechnisch zu optimieren. Natürlich wurden auch die Auslasskänäle der selben Behandlung unterzogen.......
nach 72'042kmvorgeschrupptfertig bearbeitet

Danach gings ans Optimieren der Brennkammern......
Ausgangszustandgeglättet...auf hochglanz poliert

Die polierte Oberfläche soll zum einen verhindern, dass sic Rückstände in der Brennkammer ablagern, zum anderen wird damit die Wärmeaufnahme geringer. 


Natürlich musste dann auch mal kontrolliert werden, ob alle Brennräume noch gleich gross sind. Dazu ne CD Hülle genommen, zwei Löcher rein gebohrt und mittels Spritzen die Brennkammern gefüllt, bis keine Luft mehr drin war.
Resultat: Alle Brennkammer identisch, aber 1ccm grösser als original...sprich die Verdichtung wird um gut 0.3 absinken - aber dem kann resp werde ich durch abfräsen des Kopfes entgegen wirken....
Auch mussten sämtliche Ventile neu eingeschliffen/geläppt werden damit die Sitze wieder dicht sind. Hier ein Foto vom Dichtichtigskeitstest....der Dieselstand nach 4h. Da sind zwar ein paar Tropfen durchgesickert, aber den Dichtichkeitstest habe ich ohne Ventilfedern durchgeführt - sprich die Ventile wurden nur durch die paar Gramm Eigengewicht in die Sitze gepresset. Mit eingebauten Ventilfedern würde dann ein paar Kilo Druck die auf die Ventilteller resp. sitze ausgeübt werden. Ach ja, nach 30h hab ich dann den restlichen Diesel abgesaugt - die Brennkammern waren immer noch zu 2/3 gefüllt.
Allerdings sind mir durchs Einläppen ein paar Sitze zu gross geraten (ca. 1.3mm statt 1.0mm) . Das liegt zwar noch in der Toleranz und würde die Wärmeabfuhr verbessern, macht die Sitze aber auch anfällig für Kohleablagerungen und somit erneuter Undichtigkeit. Also, wenn da jemand gerade einen 60 und oder 30 Grad Ventilsitzfräser hat um die Nebenwinkel neu einzufräsen....

Dann habe ich mal ein Experiment mit JB Weld an den Einlassventilen gestartet. JB Weld ist ein "spezieller" Epoxy der gerne im Bereich des Einlass/Ansaugtraktes verwendet wird weil er Benzin- und Oelbeständig ist sowie bis etwa 350 Grad Hitze aushalten kann. Ziel ist, mit dem Epoxy die Ausbohrungen um den Bereich der Ventilführungen aufzufüllen, so dass der Einlasskanal strömungsgünstiger gestaltet werden kann.


Gemachte Arbeiten bis jetzt:
- Einlasskanäle und Ansaugstutzen geschruppt
- Auslasskanäle geglättet & poliert
- Brennkammern geglättet & poliert
- Ventile poliert
- Ventile eingeschliffen

Todo:
- Einlassknäle fertig bearbeiten
- Ventile mit 30Grad Phase strömungsgünstig bearbeiten
- Ventilschaftdichtungen ersetzen
- Planen