Sachs Motor - Kolbenklemmer

Beitragvon SmallBlock » 20.03.2020 20:22

Hallo,

ich arbeite bereits seit einiger Zeit an einem Zylinderprojekt und hatte diesen jetzt getestet. Es handelt sich um einen wassergekühlten Sachszylinder, in dem ich eine neue Laufbuchse eingebracht habe. Der Kolben ist von der Firma VERTEX und wird im Kartsport eingesetzt. Nach mehreren Fahrten im unteren bis mittleren Drehzahlbereich war alles in Ordnung. Bei höherer Drehzahl bekam der Zylinder dann einen Kolbenklemmer. Ich bin jetzt auf der Suche nach der Ursache um auszuschließen, dass dies nicht noch mal passiert. Es könnte auch sein, dass es evtl. nicht nur einen Grund gibt, der zu dem Klemmer geführt hat.

Angaben:

Außentemperatur: ca. 15°C
Kühlwassertemperatur: ca. 70 - 80°C
Hubraum: 94ccm
Bing Vergaser Typ 21/20/114
Hauptdüse 110
Nadeldüse 6603
Nadelposition auf 5 (= 5. Kerbe von oben)
Leerlaufdüse "35"
Original Luftfilterkasten mit minimal mehr Luft (zusätzlich kleiner Schlitz)
Original Luftfilter
Gemisch: 1:25 - 1:35 (Vollsynthetisch)
Verdichtung: 1 : 12,5
Quetschkante 0,9 mm
Zündzeitpunkt: 17° vor OT (abgeblitzt bei ca. 8000 U/min)
Zündkerze: W 2 C
Laufspiel (Kolben / Zylinder): sechs Hundertstel (0,06 mm)
Zündkerzenbild: Mager
Auspuff: Mod. SACHS - JAMARCOL

Evtl. Ursachen:

- Hauptdüse zu klein? (empfohlen wird zwischen 95 und 105)
- Luftmenge zu groß?
- falscher Zündzeitpunkt?
- Laufspiel zu klein?
- Wärmeübergang von Zylinder zur Laufbuchse (im Bereich des Klemmers) schlecht?
- Aufgrund der hohen Verdichtung könnte sich der Kolbenboden zu sehr erwärmt und sich damit zu stark ausgedehnt haben.
- Kolbenboden wir durch das Benzingemisch über die Überströmkanäle nicht ausreichend gekühlt.
- Auspuff zieht die Gase nicht richtig ab?
- sonstiges?

Vielleicht kann jemand aufgrund des Schadenbildes Rückschlüsse auf die Ursache ziehen.

Gruß
Frank
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Beitragvon Sachscupspezi » 20.03.2020 21:49

https://www.ms-motorservice.de/technipe ... -ursachen/

Nach dem Einbau der neuen Buchse wird diese erst gehont,so kenne ich das. Buchse vielleicht nicht o.K.
Nach den Bild vom Kolben und Zylinder ,können mehrere Faktoren aufeinander getroffen sein.
Siehe oben den Link.

Ich persönlich denke, da ist was zu eng,b.z w hat sich was zuviel ausgedehnt und zu diesen Reibern und zum Klemmer/ Fresser geführt. Falscher Kolben ,oder die Buchse ist nicht in Ordnung.

Bei original Verbauung kommt sowas eher selten vor . 91 ccm original Sachs Umrüstsatz, wäre eine gute Alternative.
Gruß Klaus

-- 20.03.2020 21:54 --

Ps
An Übertemperatur/Überhitzung glaube ich nicht.

-- 20.03.2020 22:07 --

Übertemperatur/Überhitzung durch Verbrennungsstörungen meine ich. Wie gesagt eher was zu eng.
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Beitragvon SmallBlock » 20.03.2020 23:09

Hallo Klaus,

ich denke ebenso wie du, dass eine wichtige Maßnahme wäre das Laufspiel zu vergrößern. Im Kartbereich werden Laufspiele von Wassergekühlten Motoren von 0,08 - 0,11 mm empfohlen. Allerdings drehen die Motoren erheblich höher. Nach meiner Berechnung dehnt sich der Kolbenboden um mindestens 0,10 mm bei 90°C Temperaturänderung aus. Ich könnte mir schon gut vorstellen, dass im Bereich des Kolbenbodens im Gegensatz zur Zylinderwandung gerade bei wassergekühlten Motoren ein gewisser nicht zu vernachlässigender Temperaturunterschied auftritt, welcher zu einer Verringerung des Laufspiels führt.

Gruß
Frank
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Beitragvon cluberer2003 » 21.03.2020 00:10

Aus welchem Material ist bzw. war der Kolbenring?

Gruß Holger
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Beitragvon Sachscupspezi » 21.03.2020 00:38

Hallo Holger
Chromring geht nicht in Chrom beschichtete Zylinder ,in Nikasil ja. Obwohl der 80 SW Gussringe hat,diese würde ich da auch nur einbauen.

Mahle Einbauspiel beim 80SW 4/100.
Mahle Kolbenlegierung :Mahle 138. Das passt bei den originalen Sachs Zylinder ,wenn man die vorgegebenen Einbauspiele einhält.

Da wäre ein Einbauspiel von 0,08- 0,10 mm zu groß. Mit Vertex Kolben hab ich keinen Plan,wie das da sein muss.

Wurde der Zylinder ordentlich eingefahren? Ein mageres Zündkerzenbild wird auch beschrieben. Ganz einfach ist das hier nicht.
Gruß Klaus

-- 21.03.2020 00:58 --

Sachs Motor 50GS Kolbenring 1Rechteckring 1 mm ,Sonderwerkstoff Cr. Zylinder-Bohrung 40,00 mm
Zylinder Nikasil beschichtet.

-- 21.03.2020 01:24 --

Ps
Heute ,die Nikasil beschichteten Zylinder sind von der Legierung bestimmt nicht identisch wie bei Mahle.138 oder Mahle 145 Kolbenlegierungen.
Ob man in diesen Zylindern dann einen Cr Ring fahren kann weiß ich nicht. Den Kolbenring ,wenn es da ein Chromring ist,sollte man nicht ausschließen.
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Beitragvon Sachscupspezi » 21.03.2020 11:42

Bei abnehmendem Spiel zwischen Kolben und Zylinder kommt
es zunächst zu einer Mischreibung: Der sich ausdehnende
Kolben drückt den Ölfilm an der Zylinderwand weg. Dadurch
werden die tragenden Oberflächen am Kolbenschaft hochglänzend
blank gerieben. Durch die Mischreibung und die so
entstehende Reibungswärme erhöht sich die Temperatur der
Bauteile. Der Kolben drückt immer stärker gegen die Zylinderwand
und der Ölfilm versagt schließlich vollständig. Es kommt
zum Trockenlauf des Kolbens. Erste Anreiber mit glatter,
dunkel gefärbter Oberfläche sind die Folge.
CHARAKTERISTISCHE MERKMALE EINES
SPIELFRESSERS:
• Hochglänzende Druckstellen, die in glatte, dunkel
verfärbte Verreibungen übergehen.
• Fressstellen sowohl auf der Druck- als auch Gegendruckseite
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Beitragvon SmallBlock » 21.03.2020 12:20

Hallo,
danke für euere Antworten. Ich denke die Materialpaarung Kolbenring / Gußbuchse passt.
Die große Frage ist, war es das Laufspiel oder die Schmierung oder gar beides?
Nach jetzigem Stand werde ich voraussichtlich folgende Maßnahmen treffen um einen weiteren Kolbenklemmer zu vermeiden:

Laufspiel (Kolben / Zylinder) von 0,06 mm auf 0,08 - 0,11 mm erhöhen
(Ein zu großes Laufspiel hätte wohl ein Leistungsverlust zur Folge? Gibt es weitere Nachteile?)

Wie bereits verwendet, den Original Luftfilterkasten aber diesmal ohne den "zusätzlich kleinen Schlitz" um vorerst keine zusätzliche Luft in den Motor einzubringen

Zündzeitpunkt von 17° auf 15° vor OT bringen
(bin mir nicht sicher ob dies mehr Sicherheit bringt?)

Statt der verwendeten Hauptdüse von 110 eine 120 verwenden
(vermute die Hauptdüse von 120 könnte viel zu groß sein)

Fahrversuche mit dem bereits verwendeten Bing Vergaser Typ 21/20/114 sowie zusätzlich Typ 21/20/101 durchführen

Den Zylinder über einen längeren Zeitraum "zaghaft" einfahren

Ständiges Überprüfen des Zündkerzenbildes
(erst mal versuchen in Richtung "Rehbraun" bis "Fett" abzustimmen)

Von Zeit zu Zeit über den demontierten Auspuff die Zylinderwandung nach Reibspuren untersuchen

Gemisch von 1:25 - 1:35 (Vollsynthetisch) auf 1:25

Was mir immer noch nicht einleuchtet, wieso bei dem verwendeten Vergaser Typ 21/20/114 (Empfohlen für 91ccm Sachs Zylinder) mit einer Hauptdüse von 110 (Empfohlen 105) die Versorgung des Zylinders mit Benzin vermutlich nicht ausreichend war?

Gruß

Frank
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Beitragvon Sachscupspezi » 21.03.2020 19:31

Hallo

Bei 250 ccm Motoren wird ein Einbauspiel von 0,07-0,09 mm gewählt. Das ist bei Sachs Motoren so. Zu großes Spiel, Kolbenkipper möglich. Bei 0,08 - 0,09 mm wird es wohl passen.
Zuviel Sprit /Kraftstoffüberschwemmung, kann auch Schäden verursachen. Ob es eine 120 Düse sein muss ?
Testen von 120 nach unten hin. Zündkerzenbild betrachten.
Den Zylinder /Kolben mal richtig vermessen, ob da was nicht in Ordnung ist. Verzug der Zylinderbuchse möglich)Genaue Infos über Vertex Kolben einholen.
Gruß Klaus

-- 21.03.2020 19:51 --

Du schreibst:
Was mir immer noch nicht einleuchtet, wieso bei dem verwendeten Vergaser Typ 21/20/114 (Empfohlen für 91ccm Sachs Zylinder) mit einer Hauptdüse von 110 (Empfohlen 105) die Versorgung des Zylinders mit Benzin vermutlich nicht ausreichend war?

Der Vergaser ist wohl passend, Dein Gemisch kann durch die größere Menge an Luft (Ansauggeräuschdämfer manipuliert) zu mager gewesen sein. Zündkerzenbild mager schreibst Du auch.
Auf jedenfall ist der Schmierfilm zusammen gebrochen . Durch zu enges Spiel ,oder und zu mageres Gemisch.
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Beitragvon SmallBlock » 21.03.2020 22:51

Hallo Klaus,
das Laufspiel für den Kolben von VERTEX bis 125 ccm ist bei "normaler" Anwendung (Quad, Schneemobil, Straßenmotorrad etc.) 0,05 - 0,06 mm, bei Kart´s 0,08 - 0,10 mm. Ich hatte im Vorfeld den Kolben sowie Zylinder vermessen und konnte nichts feststellen, was irgendwie auf Abweichungen hindeutete. Ich werde aber wie du auch geschrieben hast auf ein Laufspiel von mindestens 0,08 mm gehen um ein zu enges Spiel auszuschließen. Da der Kolben für Kart-Motoren laut Angabe des Herstellers nach 2 - 4h gewechselt werden soll gibt es hier sage und schreibe 63 Kolbengrößen in 0,01 mm Abstufung. Das bedeutet ich habe noch ein paar Versuche bevor mir die Kolben bzw. das Geld ausgeht :D. Jetzt werde ich erst mal einen neuen Kolben beschaffen und die Laufbahn überarbeiten lassen. Anschließend werde ich mit den beschriebenen Maßnahmen wieder an den Start gehen. Nochmals vielen Dank für deine Unterstützung.

Gruß
Frank
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Beitragvon Mopedikürer » 22.03.2020 22:54

Was ist mit dem Quetschmaß? Das wurde nicht ermittelt?
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Beitragvon SmallBlock » 22.03.2020 23:20

Hallo,
das Quetschmaß liegt bei 7,8 mm.

Gruß
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Beitragvon Mopedikürer » 22.03.2020 23:30

Das Quetschmaß ist das Maß zwischen der schrägen Kante und dem Kolbenboden. Sollte so 1 bis 1,3 mm liegen - grob geschätzt. Lötzinn rein Kolben über OT drehen, dann hat man es.
Der Brennraum sieht aus wie beim 50sw.... da ist ne Kerze mit Langgewinde drin, gell?
Viel zu kleiner Brennraum.
Da der Klemmer vom Kolbenbolzen ausgeht kann es Überhitzung sein, das kommt vom zu kleinen Brennraum.

Normalerweise hat man beim Klopfschaden an vier Ecken Klemmspuren, auch ausgehend vom Kolbenbolzen. Hier ging das wohl schneller von statten als beim normalen Klopfschaden.

Laufspiel in Grauguss 0,06 ist auch etwas eng, zumal das eine frei gewählte Kombination ist.
Aber die Mulde im Kopf ist viel zu klein...
Deswegen hat der Klemmer nicht lange warten lassen.

-- 22.03.2020 23:31 --

Was ist oder war das für ein Kopf? Der wurde ja wohl bearbeitet.

-- 22.03.2020 23:38 --

Beim 80sw Zylinder ist das Tiefenmaß Dichtfläche-Brennraum etwa 11 oder 12mm, beim 50sw 6mm. Nur so mal unsauber reingemessen.

Bei meinem 80ccm Parmakit Kopf 44mm Hub ist es etwa wie bei dir.
Du hast aber nen Langhuber und anderes Verhältnis Fläche/Hub - das scheint a.d. ersten Blick so nicht zu stimmen.

-- 22.03.2020 23:44 --

Der 80sw hat Verdichtung 1:10 lese ich gerade. Der 91 ccm auch so.

https://81679.forumromanum.com/member/f ... _ig_e.html

Das von mir genannte Quetschmaß ist eher für 80ccm Parmakit. Siehe obigen Link.
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Beitragvon SmallBlock » 23.03.2020 00:26

Hallo,

erst mal vielen Dank für den Hinweis. Der Quetschspalt liegt bei 0,9 mm. Das Maß von Zylinderinnenwand bis Anfang Brennraumkuppel ist 7,8 mm. Der Zylinderkopf ist vom 80ger Motor, versehen mit einer Kalotte. Ich habe versucht unter Berücksichtigung von Quetschspalt sowie Quetschfläche eine Verdichtung im Bereich 1:12 zu erreichen. Auch um ggf. die Steuerzeit beim Auslass noch etwas anheben zu können, ohne dass gleich die Verdichtung in den Keller geht. Wenn ich einen unbearbeiteten Zylinderkopf von einer 80ger nehme, würde ich gerade mal auf eine Verdichtung von 1:7,4 kommen. Hier wäre wohl der Brennraum groß genug. Was würdest du empfehlen? Den Brennraum in der Kalotte so weit vergrößern, bis zu einer Verdichtung von 1:10? Oder könnte der Brennraum dann immer noch zu klein sein?

Gruß
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Beitragvon Mopedikürer » 23.03.2020 01:04

Wenn man nicht viel Erfahrung hat bzw. das alles berechnen kann - ich persönlich würde mich da eher an die Vorgaben von Sachs halten und evtl. nur geringe Abweichungen ausprobieren.
Der optimale Zündzeitpunkt ändert sich natürlich auch bei sowas enorm.
Die eigentliche Verdichtung im Betrieb nimmt ja mit der Drehzahl auch nicht unbedingt linear zu, und wenn du die Drehzahl und das Verdichtungsverhältnis erhöhst, kann es im unteren Bereich durch hohen Auslass vielleicht mangeln und im oberen Drehzahlbereich ist es dann doch zu eng...
Da steckt sicherlich ein wenig Wissenschaft dahinter.
Alleine einen Vergaser so zu konzipieren, dass er obenrum und i.d. Mitte gut läuft ist nicht so einfach.
Allein die Menge der Vergasertypen zeigt das schon.
Größere Vergaser haben ja auch immer eine Leerlaufdüse, um den ganzen Bereich abzudecken.
Diesen Langhuber auf erheblich mehr Drehzahl zu trimmen ist sicher nicht einfach.
Vielleicht nicht Sorgen machen um zu wenig Verdichtung und erstmal nach Sachs Vorgabe probieren.
2mm den Auslass nach oben fräsen sollte da nicht zu Verlusten führen.
Einfach etwas schärfere Steuerzeiten und gut ist.
Ich bin auch am Überlegen, wie ich das bei meiner Rixe machen werde. 80km/h ist etwas wenig.
91ccm, dickere Fußdichtung und längere Kettenübersetzung sollten schon 100 km/h bringen können.
Oder den Zylinder 2mm höher, oben abplanen, Auslass runter bis Kolben UT, ggf. Einlasshemd kürzen beim 80 oder 91ccm denke ich mir so.
Aber ob das wirkt läuft...

Deine Verdichtung war bestimmt zu brutal...
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Beitragvon Sachscupspezi » 23.03.2020 09:14

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