Einlasssystem 2Takter

[Andi]

Das Einlasssystem unserer 2-Takt-Motoren setzt sich aus folgenden Komponenten zusammen: Kurbelgehäuse, Ansaugleitung, Membranblock, Vergaser und Luftfilter bzw. Ansaugtrichter.

Wie im Auslasssystem entstehen auch im Einlasssystem Gasschwingungen, die bei richtiger Nutzung zu einer besseren Füllung des Zylinder verhelfen können, aber bei schlechter Auslegung des Schwingungssystems die Füllung drastisch verschlechtern können! Am besten Funktioniert ein 2-Takt-Motor, wenn alle Komponenten zusammen arbeiten und daher möglichst die gleiche Resonanzdrehzahl haben. Es liegt daher auf der Hand, dass nach Veränderungen am Auslasssystem auch das Einlasssystem angepasst werden sollte, um die maximale Leistung aus dem Motor zu holen!

Die Resonanzdrehzahl des Einlasssystems kann mit folgender Formel berechnet werden:
N=(1750*α)/(Wurzel(V*l/F))

N = Resonanzdrehzahl [1/min]
α = Einlassöffnungswinkel [°]
V= Kurbelgehäusevolumen [cm³]
l = Länge der Ansaugleitung [cm]
F= mittlerer Querschnitt der Ansaugleitung [cm²]

Für den Einlassöffnungswinkel müssen wir ungefähre Werte annehmen da wir ja keine direkt vom Kolben gesteuerte Membran haben, sondern unsere Membran vom Kolben indirekt über das Kurbelgehäuse gesteuert wird.
Eigentlich müssten wir eine Einlasssteuerzeit von 360° haben, doch erzeugt der Kolben ja nur bei der Aufwärtsbewegung einen Unterdruck im Kurbelgehäuse, der die Membranplättchen öffnet.
Bei hohen Drehzahlen werden die Membranplättchen von der trägen Gassäule, die vom Vergaser kommt, auch bei der Abwärtsbewegung des Kolbens noch offen gehalten und somit kommt es zu einer Verlängerung der Steuerzeit. Zudem wird der Einlassöffnungswinkel bei unseren Motoren auch durch die dicke der Membranplättchen bestimmt
Für niedrige Drehzahlen nehmen wir also einen Wert von 160-170° und für hoch drehende Motoren einen Wert von 180-200° an.
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Das Kurbelgehäusevolumen kann nur durch Auslitern bestimmt werden. Um das Kurbelgehäuse auslitern zu können, ist ein Ausbau des Motors eigentlich unvermeidbar und daher begnügen wird uns mit ungefähren Werten. Bei Serienmotoren kann man mit dem 2,5- bis 3 fachen des Hubraums rechnen.

So wird das genaue Kurbelgehäusevolumen ermittelt:
Zuerst wird der Kolben zum oT bewegt. Anschließend dreht man den Motor so, dass der Membranblock an der höchsten Stelle liegt. Jetzt nimmt man einen Messbecher (250 ml müssten reichen) zur Hand und füllt diesen mit Öl oder Gemisch, nicht mit Wasser! Die Menge des Öls im Messbecher muss man sich natürlich merken. Anschließen werden die Schrauben des Membranblocks entfernt, so dass man diesen im Gehäuse ein Stück verrutschen/heben kann, so dass man das Öl seitlich am Membranblock vorbei (in den Membranblock darf kein Öl kommen!) in den Motor füllen kann. Der Motor muss jetzt fast bis zum Überlaufen angefüllt werden.
Nachdem der Motor befüllt ist, wird die Differenz zwischen Öl im Messbecher vor dem Befüllen und nach dem Füllen berechnet.

Die Differenz zwischen dem gerade ermittelten Wert und dem Hubraum des Zylinders ist euer Kurbelgehäusevolumen!
Die Länge der Ansaugleitung wird vom Anfang des Membranblocks bis zum Ende des Ansaugtrichters oder Ende des Verbindungsschlauchs zum Luftfilter gemessen.

Der rote Strich stellt die Länge der Ansaugleitung dar. Im Fall, dass ein Luftfilter verbaut ist, muss bis zum luftfilterseitigen Ende des Verbindungsschlauches zwischen Vergaser und Luftfilter gemessen werden.

Der mittlere Querschnitt der Ansaugleitung muss so wie das Kurbelvolumen durch Auslitern bestimmt werden.
Da dieses Verfahren aber sehr umständlich ist, kann man der Einfachheit halber mit dem 1,1 fachen der Querschnittsfläche des Vergasers rechnen. 

Mit den gemessenen Werten kann nun die Resonanzdrehzahl des Einlasses berechnet werden!

Veränderungen am Einlasssystem

Meist liegt die Einlassresonanzdrehzahl bei nur auslassseitig getunten Motoren unter der Auslassresonanzdrehzahl, daher ist es notwendig einige Veränderungen vorzunehmen, um Leistungsverluste zu verhindern. Die einfachsten Mittel zum Erhöhen der Resonanzdrehzahl sind das kürzen der Ansaugleitung und die Querschnittsänderung der Ansaugleitung durch einen größeren Vergaser samt Ansaugstutzen.
Beim Vergaserdurchmesser sind aber nach oben Grenzen gesetzt. Für 50cc haben sich 19mm Vergaserdurchmesser als alltagstauglich erwiesen, für 70-80cc 24mm Durchmesser. Bei recht hochgezüchteten Motoren kann der Vergaserdurchmesser aber um bis zu 4mm höher gewählt werden.
Natürlich ist es auch notwendig, beim Tausch des Vergasers einen passenden Ansaugstutzen zu kaufen, denn sonst wird der Querschnitt der Ansaugleitung (und  somit die Resonanzdrehzahl) erst recht nicht höher.
Die Änderung der Länge der Ansaugleitung ist durch den Einbau eines kürzeren Ansaugstutzens und eines dickeren Verbindungsschlauchs zum Luftfilter hin möglich!
Der Verbindungsschlauch sollte innen mindestens den 3 fachen Vergaserdurchmesser haben. Durch diese Maßnahmen findet nach dem Vergaser eine so große Querschnittserweiterung statt, dass man bereits beim Vergaser, anstatt wie bisher im Luftfilter, mit der Messung der Länge der Ansaugleitung anfangen kann! Alleine durch diesen dickeren Verbindungsschlauch kann die Ansaugleitung oftmals um 15cm gekürzt werden, was die Resonanzdrehzahl erheblich erhöht.
Denselben Effekt hätte auch ein Sportluftfilter bewirkt, jedoch erhöhen sich dadurch auch die Lärmemissionen des Fahrzeugs und somit ist auf jeden Fall der Tausch des Luftfilterschlauchs gegen einen mit größerem Durchmesser vorzuziehen!

Irgendwann reichen diese eher einfachen Maßnahmen nicht mehr aus, um die Resonanzdrehzahl zu erhöhen, dann bleibt nur mehr die Möglichkeit der Todraumreduzierung im Kurbelgehäuse. Diese Methode ist jedoch sehr aufwendig da der Motor zerlegt werden muss. Aus eigenen Erfahrungen kann ich berichten, dass bei der Konstruktion unserer modernen Motoren ohnehin schon auf ein kleines Kurbelgehäuse Wert gelegt worden ist und nur mehr minimale Reduzierungen möglich sind. Das wäre zum Beispiel der Tausch der originalen Kurbelwelle gegen eine Vollwangenwelle.
Eine aufwändigere Methode wäre auch noch die Verwendung eines kürzeren Pleuels, jedoch muss dann jede Menge am Zylinder verändert werden um die Steuerzeiten usw. nicht zu verändern. Somit ist die Methode nur etwas für echte Profis.
Eventuell ist es noch möglich, am Rand des Kurbelgehäuses (im Bild rot markiert) eine dünne Schicht mit Kaltmetall einzuziehen oder die (bei manchen Motoren vorhandenen) blau markierten Löcher zu schließen. Jedoch muss darauf geachtet werden, dass zwischen der Kurbelwelle und Gehäuse mindestens 1 mm freier Platz bleibt!

 

Anleitung geschrieben von ReplicaRacer

 

 

(EDIT:

Bitte füllt in der KW Kammer nichts mit Kaltmetall aus

Gruß Andi)