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Für alle, die der Wunsch nach weiteren Information plagt, habe ich hier noch einige Formeln hinzugefügt. Sie dienen der Berechnung der abzutragenden Maße bei rechnerischer Veränderung der Steuerzeiten. Die Herleitung ist links oben im Bild hoffentlich gut dargestellt, es handelt sich schließlich auch nur um eine sinus-kosinus-Kopplung. Klickt die Bilder einfach an.

l=Pleuellänge
s=Hub
d=Höhendifferenz (abzutragendes Maß)
a=Steuerwinkel

Jetzt noch etwas wichtiges!
In der Szene scheint sich immer noch das Gerücht zu halten, ein 30N2-x Motorradvergaser hätte einen größeren Durchlass als die beiden Lufttrichter des Jikov 32SEDR. Auf den ersten Blick sieht das auch so aus, aber es handelt sich hierbei um eine optische Täuschung.

Folgende einfache Beispielrechnung verdeutlicht dies anhand der für die Strömungsgeschwindigkeit und damit dem Strömungswiderstand, ergo auch der Kurbelgehäusefüllung relevanten Querschnittsfläche.

Während Genosse Jikov mit etwa 830 mm² glänzt, schneidet der Motorradvergaser mit 706 mm², also etwa 15% schlechter ab. Nun habe ich den Durchmesser der Lufttrichter in die Berechnung einbezogen, tatsächlich liegt die Ansaugweite bei 32 mm pro Durchlass. Es kann daher eine Gesamtquerschnittsfläche von dem etwa 1,6 bis 1,8fachen der besagten 830 mm² Ansaugquerschnittsfläche angenommen werden.

Bezogen auf den wirksamen Durchmesser eines Einzelvergasers hieße das:

Auch hier sind nur die Lufttrichter einbezogen. Der tatsächliche Wert liegt wiederum höher, wohl bei etwa 40 mm.

Einige, die schon Erfahrung mit 3-Vergaseranlagen vom BVF 30N2-x gemacht haben, werden sich jetzt fragen:

Warum war die Leistung bei mir dann höher?

Die Antwort ist recht einfach. Bei langen Ansaugsteuerzeiten, wie sie für hohe Drehzahlen und damit Leistungsspitzen nun einmal notwendig sind, ergibt sich beim 3-Zylindermotor eine mehr oder weniger große Überschneidung. Das heißt, dass zu bestimmten, ungünstigen Zeiten der Einzelvergaser zwei Zylinder mit Kraftstoff-Luft-Gemisch versorgen muss. Hier liegt der entscheidende Nachteil dieser Bauform. Trotz optimaler Abstimmung und Einstellung des Vergasers Jikov 32SEDR kann nie eine Optimallösung entwickelt werden. Es wird immer zwei unterschiedliche Betriebszustände während einer Umdrehung des Motors geben (1. Zylinder öffnet (1.Betriebszustand), 3. Zylinder öffnet (2.Betriebszustand), 1 Zylinder schließt (1.Betriebszustand) usw..

Ist doch logisch, dass in der Schwimmerkammer kein Männlein sitzen kann, dass da immer schnell je nach Betriebszustand Hauptdüsen und Hauptluftdüsen austauscht!

Der vorgenannte Nachteil wird durch die 3 Vergaseranlage ausgeräumt. Nun versorgt je ein Vergaser, je einen Zylinder bei recht stabilen Strömungsverhältnissen und Strömungsgeschwindigkeiten. Die Füllung wird insgesamt besser, Drehmoment und Leistung steigen.
Nichtsdestotrotz bleibt immer noch der Nachteil, dass bei steigender Drehzahl (ab etwa 5000 1/min) im 30N2-x aufgrund des für ein solches Hubvolumen und erwarteter Leistung viel zu geringen Querschnittes, eine so hohe Strömungsgeschwindigkeit und damit weniger laminare Strömung herrscht, sodass die Leistung bald danach abfällt. 

Liebe Wartburgfreunde!
Sicher ist es immer wieder eine Tortur experimentelle Berechnungen mit komplexen Formeln durchzuführen. Mal eben so zwei Werte ändern und... achja: Da könnte ich doch mal so ...mmh... oder so.... kurzum, das geht handschriftlich bewaffnet mit dem guten alten Taschenrechner nicht. Wie aber habe ich das nun gemacht?
Am Anfang auch alles handschriftlich. Ungefähr solange, bis ein Schnell-Hefter und ein kleines Taschenbuch voll waren. Dabei verlor ich sicher nicht nur den einen oder anderen Kugelschreiber aufgrund Verschleißes, sondern auch den Überblick.

Aber es gibt ja schließlich die beliebten Office-Pakete und natürlich gewisse Lizenz vorausgesetzt, diese online zu nutzen. 

Darum habe ich mich die letzten Tage darangemacht, meine Excel-Dokumente zu designen und zu publizieren. In der Urform wären sie sicher nicht so anschaulich gewesen. Ich werde mir trotzdem die ein oder andere Erläuterung nicht verkneifen dürfen. Fangen wir mal mit der ersten an: 

Es macht auf jeden Fall Sinn, sich zuerst meine anderen Seiten, sowie nach Möglichkeit die Bücher aus meinen Buchtipps durchzulesen. Keine Angst, die Inhalte hier laufen Euch nicht weg. Viele wichtige Erkenntnisse aus Fehlern, die ich gemacht habe, harren Eurer!

Bitte beachtet, dass bei Euch natürlich MS Office 2000 aufwärts installiert und dieses auch fürs Netz freigegeben sein muss.  Also bitte Ports oder Anwendungen in der Firewall freigeben!

Habt Ihr? Na gut: Da wäre als erstes die Tabelle:

Wie man leicht sieht, hat die Tabelle zum Zweck, Verdichtung und Fräsmaße auszurechnen. Grundlage bildet dafür meine Faustformel, die speziell auf den Verdichtungsraum des Serienkopfes vom Motors 353 zugeschnitten ist. Oben findet Ihr einige Rechenbeispiele, einige für den Serienmotor, einige für meinen selbstentwickelten 1050er Motor und einige experimentelle für den 1150er Motor. Alle Maße kommen in cm bzw. cm³ daher. Das Fräsmaß ist das abzutragendene Maß an der Dichtfläche, die Höhe bezeichnet die Resthöhe des Brennraumes. Dann kommen Brennraumvolumen, Bohrung und daraus das resultierende Hubvolumen eines Zylinders. Am Ende erscheint die Verdichtung. Bitte beachtet, dass ihr die Verdichtung idealerweise nicht über 10:1 treibt, es sei denn, ihr wollt reinen Alkohol mit Rizinus fahren.

Zur Berechnung nutzt bitte die beiden unteren Zeilen. Hier könnt ihr evtl. schon vorher mal geänderte Verdichtung mit neuer gewünschter Verdichtung vergleichen. Dabei benötigt die Tabelle das abzutragende Maß am Zylinderkopf, sowie Eure Bohrung. Die gelbhinterlegten, eingerahmten Felder dienen zum Eintragen Eurer Werte. Keine Angst! Ihr könnt nix versauen. Die Tabelle stellt sich immer wieder beim Neuladen der Seite auf die Ausgangswerte ein.     

Als nächstes betrachten wir mal die Tabelle:

Wenn ich mich gerne über Vergaserquerschnitte auslasse, meine ich damit unter anderem die Erfahrungen von Hans-Werner Bönsch. Ihm ist es zu verdanken, dass wir ungefähr ausrechnen können, welcher Vergaser zu welchem Hubraum und zu welcher Literleistung passt. So bezieht sich der Leistungsfaktor immer auf eine bestimmte Literleistung. 0,7 wäre 60 PS und 1,0 120 PS. Darüber hinaus geht auch 0,85 als 90 PS... Die Formel ist natürlich als reine Ansammlung von Näherungswert zu verstehen. So lohnt es sich etwa nicht, bei einem geplanten 77 PS den genauen Faktor über Dreisatz auszurechnen. Hier kann man ruhig rund 0,8 als Faktor annehmen.

Ihr gebt also wie gehabt immer in die gelbhinterlegten, schwarzumrandeten Felder des Versuchsfeldes die Daten, nämlich hier jeweils die Zylinderbohrung in cm, den Leistungsfaktor und die Maximaldrehzahl des Motors ein. Ist der Punkt der höchsten Leistung bei 5200 1/min geplant, runde man getrost auf 5500 1/min.

Am Ende erscheint im hellgrün hinterlegten Feld der notwendige Vergaserdurchmesser. Ihr seht, dass der im Beispiel auf 90 PS getrimmte Serientausender schon einen 36er Vergaser benötigt. Wer also glaubt, er käme mit den 30N2-x der ETZ-Motorräder auf einen grünen Zweig, ist schon rechenmäßig auf dem Holzweg. Beweis für die Signifikanz der Formel ist in etwa auch, dass Heinz Melkus für den RS1000 der 70PS-Version schon den 28er Vergaser vorsah. n=4500, Faktor=0,75, Bohrung=7,35. Rechnet es spaßenshalber mal aus! In der 90 PS-Version kam unter anderem im Gegensatz dazu ein 36er Jikov-Motorradvergaser zum Zuge.   

Weniger interessant ist das Ergebnis der Vergaserfläche. Man braucht es unter Umständen aber noch für andere Berechnungen. Vergleichsweise errechnet die Tabelle außerdem noch Bezugswerte für den Jikov32SEDR, dessen Lufttrichter jeweils 2,3 cm im Durchmesser haben. Schaut hin: Der Serienmotor würde lediglich etwa 1,8 cm Lufttrichter pro Vergaserstufe benötigen. Der Jikov-Vergaser demonstriert hier einmal mehr sein Potential!  

Wichtig und überaus konfus kann sich die Berechnung und Planung einer Auspuffanlage gestalten. Schaut Euch daher mal diese Tabelle an: 

Hier soll der Weg der Druckwelle in einer Auspuffbirne nachgezeichnet werden. Als Beispiel sei soviel gegeben: Wenn die Druckwelle bei 3500 Umdrehungen den Auslassschlitz verlässt, ist sie nach einer Weiterdrehung der Kurbelwelle von 21° und entsprechender Stellung des Kolbens in 0,25 m Entfernung angekommen. Bei meiner Beispielauspuffanlage befindet sie sich damit gerade am Anfang des Diffusors, also dem Punkt, wo gerade ein kräftiger Unterdruck beginnen soll, der den Zylinder leerspült. Bei einem (in meinem Beispiel) geplanten Vorauslass von 30° würde der Unterdruck dann recht optimal bis die Kurbelwelle bei 58,8° steht, wirken. Auslass und Überströmer stehen dann gerade zu etwa 4/5 offen.Bei 75,6° beginnt die Überdruckwelle einzusetzen, also noch nicht einmal im UT und bei 84° wirkt ihr Spitzenpunkt in den Zylinder zurück. Zu dieser Zeit befindet sich der Kolben gerade im UT. 

Ihr werdet erraten haben, dass die Auspuffanlage in Kombination mit meiner Auslass-Steuerzeit von 170°KW eindeutig für höhere Drehzahlen entwickelt wurde. Den optimalen Verlauf der Obergrenze kennzeichnete ich grün. Bei 30° KW öffnet gerade der Überströmkanal, während die Druckwelle in den Diffusor eintritt. Der Unterdruck wirkt bis 92°KW, also bis nach UT wieder der Überströmkanal zu schließen beginnt. Bei 118°KW setzt der Überdruck ein, was bei der gemeinsamen Auspuffanlage für drei Zylinder wichtig ist, da jeder nur 120°KW für eine vollständige Schwingung hat. Bei 132° KW ist der in den Zylinder zurückwirkende Überdruck am größten. Von diesen 132° KW können wir 13,2° abziehen, denn die Schwingungen kommen nämlich erst in der Mitte des Krümmers zusammen. Ohne diese tabellarische Berechnungshilfe wäre mir der geniale Fakt verborgen geblieben. Also haben wir wieder etwa unsere optimalen 120°, Die 132° gelten insoweit nur für den Weg des Kolbens und die damit verbundenen Steuerzeiten. Bei 140° KW ist der Überströmkanal wieder zu und wir können hoffen, dass die Zylinderfüllung ordentlich gelang.

Das Experiment gab mir recht, denn es war eben jene Form der Auspuffanlage, die ab etwa 4000 1/min ordentlichen Durchzug erzeugte und diesen bis etwa 5500 1/min mit einem kleinen Spitzenpunkt zwischen 5200 und 5500 1/min anhalten ließ. Die Kürze des Gegenkonus unterstützte also wie errechnet noch etwa -1000 und +1000 um 5000 1/min herum.

Wie auch immer sind jedoch alle Berechnungen mit Vorsicht zu genießen. 
Überdenkt daher die Relevanz der Werte einer geplanten Auspuffanlage, wenn Ihr sie in die gelbhinterlegten, umrahmten Felder eintragt! 
Seid erstmal vorsichtig mit der Eintragung der Drehzahl, denn eine zu tief abgestimmte Auspuffanlage kann noch gekürzt werden! 
Auch gleicht sorgfältig die Steuerzeiten ab! 
Beachtet immer die wichtigen Punkte: 
Wie lang sind der Auslass offen und die Überströmer zu? 
Ab wann und wie lang sind Auslass und Überströmer offen? 
Ab wann ist lediglich der Auslass offen?
Im Auge müsst Ihr dabei behalten: Wann öffnet der nächste Zylinder? 
Und letztendlich: Denkt Euch in den Verlauf Eurer Auspuffanlage hinein! 

Denkt bei der Berechnung des Auspuffs auch an Eurer Getriebe. Die Breite des nutzbaren Drehzahlbandes muss im oberen Bereich mindestens 2000 1/min betragen, sonst kriegt Ihr mit dem Anschluss zum 4. Gang Schwierigkeiten!

Zur Veranschaulichung einer Auspuffbirne und gewissermaßen als Legende für die Knackpunkte in der Tabelle könnt Ihr diese Zeichnung nutzen:  

Die nächste Tabelle befasst sich im ersten Teil mit der Berechnung der Ansaugsteuerzeiten. Im zweiten Teil befindet sich eine automatische Berechnung der abzutragenden Maße, um diese oder jene Steuerzeit zu erreichen. Eine Fortsetzung der obengenannten Formel gewissermaßen!
Der dritte Bereich dient der Berechnung der Resonanzlänge des Auspuffs, also unseres Druckspitzenpunktes im Gegenkonus, genauer: dessen Entfernung vom Auslassschlitz.

Im oberen Teil nutzt Ihr wieder das Versuchsfeld für Drehzahl des maximalen Drehmoments. Diese ist idealerweise beim W353 Drehzahl der max. Leistung minus 18-20%. Natürlich ist es Wunschdenken, mit hoher Literleistung eine entsprechende Entfernung von nPmax und Mdnmax hinzukriegen. So werdet Ihr Euch beim getunten Tausender schonmal auf Knappheit der Berechnung einrichten müssen, also 18% (das liegt dann gerade noch an der Schmerzgrenze zur Schaltbarkeit 3. und 4. Gang). Desweiteren benötigt Ihr noch das Volumen des Kurbelgehäuses. Dieses nehmen wir mal großzügig mit 700 cm³ an. Das Fahrverhalten von Motoren, die ich experimentell mit verschiedenen Ansaugsteuerzeiten bedachte, gab mir in diesem Punkt irgendwie recht. Die Ansaugrohrlänge benötigen wir auch noch. Bei der Serienansauganlage ist diese etwa 90cm, im Falle der modifizierten Ansauganlage sind es nur noch 50cm vom Ansaugschlitz bis an die frische Luft. Desweiteren ist die Ansaugweite des Vergasers sehr wichtig. Ich beließ es hier beim 2-Stufen-Vergaser Jikov und gab als Beispiel 3,2 cm Ansaugweite für Stufe 1 und 2 vor. Wer 3 Motorrad-Vergaser bspw. des Typ 30N2-x nutzt, gibt bei 1 3,0cm und bei 2 0cm ein!
Der Rohrfaktor ist wieder mal eine Schätzgröße. Er bezieht sich auf den allgemeinen Widerstand einer Ansauganlage. Der Vergaser stellt mit seinem Lufttrichter eine Engstelle dar. Wer beispielsweise in einem ansonsten recht weiten Ansaugtrakt einen engen Vergaser benutzt, gibt hier Rohrfaktor 1,2 ein.

Ihr könnt auch an dieser Stelle mal eine Beispielrechnung mit dem 30N2-x der ETZ machen: Gebt mal n=4500, 700, 50, 3, 0 und 1,00 ein! Da kommt eine utopische Steuerzeit raus, nicht wahr? Das liegt einfach daran, dass der ETZ-Vergaser für hohe Spitzenleistungen viel zu eng ist. Um den Steuerwinkel aufgrund der Vermeidung von Pumpverlusten möglichst gering zu halten, muss der Vergaser größer werden! Gebt nunmal anstatt der mickrigen 3,0 4,0 oder 4,2 ein! Sehr Ihr, wie der Steuerwinkel in humane Bereiche kommt? Wenn nun noch meine Ratschläge zur Erweiterung des Ansaugschlitzes beachtet werden, kann man ruhig noch den Rohrfaktor 1,2 eingeben und schwupps... sind wir bei etwa 77°KW! 
  

Schauen wir mal nach dem zweiten Teil. Ein Steuerwinkel wird durch Veränderung der Kanalhöhen vergrößert. Den Einlasswinkel vergrößere ich durch Wegnahme an der Unterseite des Einlassschlitzes und Materialabnahme an der Kolbenkante. Doch wieviel nimmt man am besten weg, wenn man sich schon so schön den Steuerwinkel ausgerechnet hat? Gebt also nun die errechnete Ansaugsteuerzeit beim Voreinlass ein. Der Voreinlass kennzeichnet die kleine halbrunde Aussparung am Kolbenhemd. Dieser soll die Ansaugsäule schonmal anreißen, ohne große Überschneidung mit anderen Zylindern im Ansaugtrakt zu verursachen sowie gleichzeitig Resonanzdrehzahl anheben und trotzdem die Pumpverluste gering halten. Es macht also durchaus Sinn, den Voreinlass und damit die Form des Kolbenhemdes beizubehalten.

In meiner Berechnung erhaltet Ihr 1,116 cm gesamte Materialwegnahme. Das heißt, Ihr könnt 3 mm von der Unterseite des Einlassschlitzes und 4 mm vom Kolbenhemd wegnehmen. Wenn ihr dann noch den halbrunden Voreinlass mit einer Höhe von etwa 4 mm mit einer Feile in den Kolben reinbringt, habt ihr ungefähr insgesamt die 1,116 cm!

Beim Auslass entfernt Ihr noch den errechneten Wert von der Oberkante und schon haut die Steuerzeit hin.

Ihr könnt die Richtigkeit der Formel prüfen, indem Ihr die Zellenwerte auf Seriensteuerzeiten setzt. Kommen dann Werte um die 0 cm Materialwegnahme heraus, ist die Formel richtig und Ihr könnt der Rechnung vertrauen.

Bitte beachtet zur mechanischen Bearbeitung die vielen anderen Hinweise auf meiner Seite!

Zu guter Letzt muss noch die Resonanzdrehzahl der Auslasssteuerzeit errechnet werden. Dazu gebt Ihr die Resonanzlänge Eurer Auspuffanlage, sowie die 120° Maximalsteuerwinkel (aufgrund der Zylinderüberschneidung) ein und beobachtet die Drehzahl. Wie wir bisher erfahren haben, kann die Auspuffanlage bei entsprechender Konstruktion des Gegenkonus etwa den Bereich von 2000 1/min abdecken. Es macht also wenig Sinn, ihre Resonanzdrehzahl direkt mit auf die Resonanzdrehzahl Ansaugsteuerzeit zu ballern, da irgendwann mit steigender Drehzahl die Power des Auspuffs verraucht, während die Ansaugsteuerzeit nach oben hin (naturgemäß aufgrund der Füllung durch die Schwingungsfrequenz nicht weit nach unten) noch ein Weilchen könnte.

In meinem Fall gab ich der Auspuffanlage 5000-5500 1/min und der Ansauganlage 4300-4700 1/min! 

Ich hoffe, das war informativ für Euch! Evtl. Fehlermeldungen über die Funktion der Tabelle sofort an mich: webmaster@schreibfaulheit.de      

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