Nicht neu, aber am Anfang :D

  • Danke für die Ausführliche Erklärung. Teilweise gibt's k24 Franks die von Amis gebaut werden die über 9-10k drehen. Kann man aus deiner Sicht wirklich so etwas Standfest machen?

    Applikationsspezifisch ja. Standfest ist ein Begriff der mit der Anwendung einher geht. Standfest im Bereich Energiewandlung für stationäre Anlagen bedeutet 80.000 Stunden Volllast, im Bereich Auto für Alltagsanwendung sind das 8.000 Stunden Teillast, im Bereich 24 Stundenrennen sind das 30 Stunden Teil- und Volllast und im Bereich 1/4-Meile-Rennen sind das etwa 2 Stunden Volllast. Ein 108 mm Kurbeltrieb für die Viertelmeile eines Topteams kostet um die 15 kEuro, der für den Alltagsrenner nicht mal ein drittel davon. Deshalb darf ich da nur applikationsspezifisch bestätigen.

    Für eine Straßen- und Rennmotoranwendung ganz klar nein. Selbst wenn Du 10 kEuro in den Block versenkst, wird der z.B. 9300/min nicht ausreichend standfest auf dem Ring darstellen können. Bei perfektem Aufbau und Abstimmung müssten M12 Pleuelschrauben aus 210 kN/mm²-zugfestem Material eingebaut werden, damit eine Dauerbruchfestigkeit mit einer Sicherheit von 2 bei 8300/min erreicht werden kann. Bei 9300/min ist die Sicherheit gegen Fließen der Pleuelschrauben bei 1,3. Tatsächlich werden aber nur 3/8"-Schrauben eingesetzt (9,5 mm). Das ist der Ritt auf Messers Schneide.

  • 42793325nr.jpgRechts ein Blick auf den Aufbau der Ansaugbrücke und der notwendigen Umbaumaßnahmen, die für den Prototyp notwendig waren.

    Für den Umbau auf den DAMPFHAMMER HD (270 Nm/360 PS) könnte testweise der Block so bleiben wie er ist, allerdings wäre er nicht dauerfest und effizient damit. Ein paar Pferde würde das kosten.

    Ansaugbrücke, Kopf, Nockenwellen, Ventile, Abgasanlage müssen gegen andere Bauteile müssen im Mindesten getauscht werden um über 350 PS zu kommen.

    Erinnert mich irgendwie an den Roadrunner das Bild. Meep Meep.

  • Bitte weiterberichten 👋🏻

    ü300PS Sauger Ist eine ansage..

    Das Niveau erreichten 2-Liter-Sauger mit Vergaseranlagen in den 70'iger schon. Selbst die beste Ausbaustufe des Lehmann VW EA113-Motors mit dem 5V-Kopf kam auf 320 PS unter den Regeln der STW. Heute werden typischerweise 300-330 PS für die freien 2-Literklassen angeboten. Verglichen dazu wäre 360 PS schon außergewöhnlich, nicht aber was der DAMPFHAMMER eigentlich heute schon hat.

    Ein Motorspezi aus Neuseeland hat mit einem Synergy 2-Liter-V8 460 PS bei 14.600/min für seinen Bonneville-Motor rausgeholt. Gründe für das leistungsunterstützende Drehzahlniveau sind: 48,5 mm Hub und ein kettengetriebener Schlepphebelventiltrieb. Mit ersterem kann man systemimmanent bei einem Reihenvierer in 2-Liter-Größe nicht dienen.

    Der einzige R4-Motor der annähernd in die Nähe kommt ist der Volvo B234F-Motor, der mit bis zu 97 mm Bohrung aufwarten kann, d.h. es wären 68 mm Hub (Prototyp, kleinste Serie hat 71,... mm) möglich und damit könnte man bis in die Gegend von 12.000/min drehen. Allerdings brauchen die Zyl.-Köpfe, die Porsche dazu entwickelt hat, einiges an Arbeit und der Motor ist heiß begehrt, sprich seeeeehr teuer bzw. selten.

    Bei dem Honda K-Serie Motor ist selbst bei einem 10 kEuro teuren 90x78-Blockaufbau (Bohrung x Hub in mm) bei 11.000/min Schluss. Speziell die schwere Kette und die Rollenschlepphebel schränken hier etwas die Dauerlauffähigkeit ein. So gesehen ist mit einem Reihenmotor der 2-Liter-Klasse irgendwo bei 380 PS die Gegend, wo es extrem dünn wird und alles passen muss, Schluss.

    Das DAMPFHAMMER HD-Konzept zielt auf die 360 PS bei noch günstigen 9.500/min, dazu muss aber im Ladungswechsel dort auch alles passen. Ein Spitzendrehmoment von 280 Nm irgendwo zu schaffen ist gut machbar, 266 Nm@9500/min sind eine sehr große Herausforderung, die ich so noch bei keinem mir bekannten Rennmotor gesehen habe. Das wär schon der Hammer! Ähnlich wie beim aktuellen DAMPFHAMMER, der 260 Nm von 4500-8500 1/min meiner Überzeugung nach hält. Einen offiziellen Vergleichsnachweis liefer ich im Sommer nach.

  • Hast du den Kopf schon bearbeitet? Sprich Einlass vergrößert und größere Ventile?

    Er wurde von NG-Motorsports bearbeitet. Das erste und einzige mal, die Knaben hatten viel Geld von mir dafür bekommen und eine echt schlampige Arbeit abgeliefert. Die vereinbarte Ventilsitzgeometrie wurde selbstredend nicht aufgeschnitten. Laut Analyse aus den Vollmotormessdaten fließt der Einlass schlechter als die Serie. Ich validiere das im Frühjahr auf unserer Blasprüfbank: Serie gegen NG-Kopf.

  • Er wurde von NG-Motorsports bearbeitet. Das erste und einzige mal, die Knaben hatten viel Geld von mir dafür bekommen und eine echt schlampige Arbeit abgeliefert. Die vereinbarte Ventilsitzgeometrie wurde selbstredend nicht aufgeschnitten. Laut Analyse aus den Vollmotormessdaten fließt der Einlass schlechter als die Serie. Ich validiere das im Frühjahr auf unserer Blasprüfbank: Serie gegen NG-Kopf.

    Ich kann dich verstehen! Mühsam sowas! :(

  • Ich kann dich verstehen! Mühsam sowas! :(

    Darum bekommt NG-Motorsports keinen Auftrag mehr von uns, in Zukunft soll das effizienter ablaufen und vor allem nach meinen Vorgaben. Ich habe mir extra einen Ventilsitz entwickelt und simuliert und der Chef von NG erzählt mir "ja da haben wir unseren eigenen Sitzschneidstahl genommen" den man beim Gruber ebenfalls kaufen kann. Jetzt können wir Sitze, Ventile selber nach Maß schneiden. Haben uns eine Mira Ventilsitzschneidmaschine und einen Ventilschleifapparat gekauft, damit lässt sich vieles vereinfachen und vor allem wiederholbar aufbauen. Die Abstimmung von Ventil und Ventilsitz ist eine nicht zu unterschätzende Größe im Durchfluss.

  • Darum bekommt NG-Motorsports keinen Auftrag mehr von uns, in Zukunft soll das effizienter ablaufen und vor allem nach meinen Vorgaben. Ich habe mir extra einen Ventilsitz entwickelt und simuliert und der Chef von NG erzählt mir "ja da haben wir unseren eigenen Sitzschneidstahl genommen" den man beim Gruber ebenfalls kaufen kann. Jetzt können wir Sitze, Ventile selber nach Maß schneiden. Haben uns eine Mira Ventilsitzschneidmaschine und einen Ventilschleifapparat gekauft, damit lässt sich vieles vereinfachen und vor allem wiederholbar aufbauen. Die Abstimmung von Ventil und Ventilsitz ist eine nicht zu unterschätzende Größe im Durchfluss.

    Machst du das bereits beruflich? Das ist ein wirklich beeindruckender Aufwand.

  • Machst du das bereits beruflich? Das ist ein wirklich beeindruckender Aufwand.

    Wir haben inzwischen folgendes:

    • Motorprüfstand, selbst gebaut, 2 x Schenk Bremsen 350 PS bis 10.000/min und 240 PS bis 15.000/min
    • Vollindiziersystem für 4 Zylinder
    • Zylinderkopfblasprüfstand, selbst gebaut
    • Kurbelwellenwuchtmaschnie, gekauft (bis etwa 12 kg)
    • Ventilsitzschneidmaschine, gekauft
    • Ventilschleifmaschine, gekauft
    • DynoRoad-Straßenbasiertes Leistungsmesssystem, gekauft
    • wir haben folgende Kompetenzen:
      • Schweißarbeiten aller Art, alle Schweißzulassungen, Krümmerbau auf sehr hohem Niveau
      • Motorbau: Aufbau mit Vermessung, Bearbeitungen aller Art (extern, intern)
      • Elektronik: Kabelbaumbau, Systemaufbau und -design
      • Entwicklung: Auslegung aller Bauteile, Motor-Simulation (0D, 1D), Verbrennungsentwicklung und Konstruktion (2D, 3D)
      • Abstimmung von Motoren aller Art bis Euro 4, teilweise Euro 5
      • über 30 Jahre Erfahrung im Bereich Schweißen, Metallbearbeitung und Motorbau und über 15 Jahre in der Motorentwicklung (Aufladung und Sauger)
      • über 15 Jahre Erfahrung im Bereich Motorabstimmung
      • und Macherqualitäten: wir setzen noch einen drauf in Qualität und Quantität.

    Da wir aktuell alles aus eigener Kasse finanzieren und nur Samstags an unseren Projekten arbeiten braucht alles etwas mehr Zeit, aber wir haben einiges vor. Nach dem DAMPFHAMMER ist vor dem DAMPFHAMMER. Aktuell bauen wir an unserem 1/4 Meile Fahrzeug (Audi Quattro, 7-Gang-DSG, 1200 PS), danach möchte ich noch einen DAMPFHAMMER HD als Hochleistungssauger für die 2-Liter-Klassen aufbauen. In Entwicklung ist eine VW EA113 basierte Saugerserie mit 120, 135 und 150 PS/Liter, einen Audi BXA V10 fing ich gerade letzte Woche an zu rechnen. Ja wir wollen uns dieses Jahr selbstständig und auch Kunden, nicht nur uns selbst, glücklich machen. Die Marke spielt keine Rolle, aber am Liebsten sind mir Honda K-Serie-Motorbasen, wir müssen uns aber auch an umsatzträchtigerem orientieren und das ist nun das was der VAG-Konzern im Regal hat.

  • Die Abstimmung von Ventil und Ventilsitz ist eine nicht zu unterschätzende Größe im Durchfluss.

    Was ich nicht verstehe ist, denn der Aufbau von Ventilsitzen und Ventilen im Motorsport birgt ja keine Geheimnisse mehr.

    Anpassungen an einen bestehenden Zylinderkopf auch üblich.

    Warum man da öfters von Problemen hört verstehe ich nicht so ganz.

    Ist die Adaption der Technik an einen K20 oder anderen Block so kompliziert???

  • Was ich nicht verstehe ist, denn der Aufbau von Ventilsitzen und Ventilen im Motorsport birgt ja keine Geheimnisse mehr.

    Anpassungen an einen bestehenden Zylinderkopf auch üblich.

    Warum man da öfters von Problemen hört verstehe ich nicht so ganz.

    Ist die Adaption der Technik an einen K20 oder anderen Block so kompliziert???

    Kompliziert ist das nicht. Was aber den Ventilsitzbereich bedeutsam macht ist die Tatsache das dieser einen großen Teil des Hubs den Durchfluss bestimmt. Die ersten 6-8 mm, je nach Größe der Ventilfläche, werden wesentlich durch die Verlusteigenschaften von Ventil und -sitz bestimmt. Und gerade die Spülphase ist für den Sauger von hoher Bedeutung. Wir hatten erst vor kurzen einen bearbeiteten Kopf auf dem Blasprüfstand, dessen engster Querschnitt im Kanal ca. 10 % größer war als der des Vergleichkopfes. Man könnte meinen er müsste der Größe wegen besser fließen. Tat er aber nicht. Ganz im Gegenteil, untenrum Schrott, bis zu 30 % weniger und erst ab 75 % Hub gleichauf mit dem Serienventilsitz und nur bei 100 % Hub etwas besser. Ergo, die Form des Ventilsitzes und dessen geometrische Eigenschaften in Verbindung mit dem Kanal hat viel Potential. Ob das alles schon entdeckt ist? Ich würde mal behaupten nein.

    Das ist das eine, das andere die Sitzflächen müssen aufeinander abgestimmt werden. Es sollte nicht so sein das der Ventilsitz 2 mm breit ist und das Ventil 4 mm hat.

  • Du wandelst dann Volumenstrom durch Durchmesserreduktion in höhere Strömungsgeschwindigkeit um in dem du die Nocke anders ansteigen lässt. Jemand der dir sowas verkauft muss sich doch mit dir unterhalten haben welche Nockenwellen du verwenden möchtest, da steht ja ein Konzept hinter deinem Motor. Und da gibt es ja ganz viele Punkte die der Zylinderkopf bringen muss!

    Ich würde einen Fragebogen erwarten den man ausfüllen muss.

    Das finde ich komisch, im Motorsport wird immer so was gemauschelt.

    Da kriegst du erzählt: Der hat die STW Köpf für XY gemacht und der hat die DTM Dingerbums gemacht und am Ende funktioniert es erst nach dem xten Anlauf.

    Motorentuning ist echt teuer dadurch!

  • Du wandelst dann Volumenstrom durch Durchmesserreduktion in höhere Strömungsgeschwindigkeit um in dem du die Nocke anders ansteigen lässt.

    Ja genau so ungefähr. Der Ansaugtrakt soll für eine hohe Strömungsgeschwindigkeit, sprich einen hohen Impuls, durch die Ventilöffnung sorgen. Das allein reicht aber nicht aus, möglichst viel des kinetischen Drucks muss anschließend wieder als statischer Druck zurück gewonnen werden, die Dichte, sprich die Anzahl der Sauerstoffmoleküle im Zylinder interessiert schließlich...u.a. ;) . Aus diesem Grund ist die Ventildurchlassform von großer Bedeutung.

    Da kriegst du erzählt: Der hat die STW Köpf für XY gemacht und der hat die DTM Dingerbums gemacht und am Ende funktioniert es erst nach dem xten Anlauf.

    Ja, Übung macht den Meister. Da ich aber wenig Geld habe entwickle ich Motoren auf den Punkt. Der DAMPFHAMMER ist keine Iteration, das ist der 1. Schuss und der musste ins schwarze Treffen. Was er tat. Der Versuch ist das teuerste in der Entwicklung, also tue ich alles dafür das ich vorher alles so gestalte das es auf anhieb passt. Dazu habe ich eine Menge an Werkzeuge programmiert mit denen ich das was an Lasten kommt vorher per Rechnung prüfen und entsprechend auslegen kann. Das fängt bei der Auslegung der Tribologie (Lagerspiele, Ölviskosität, Öltemperatur, Last, Drehzahl, Dauer) bis hin zum Ladungswechsel. Das diese nicht ganz ohne sind sieht man, auf den ersten Schuss ein Drehmomentniveau, das ich so noch nirgends bei einem R4-Sauger gesehen habe. Wenn es Schwierigkeiten gab (z.B. Prüfstand 2 mal) waren externe Zuarbeiten und die mangelnde Qualitätsprüfung meinerseits ursächlich. Das ist was, was ich verbessern muss und werde.

  • Hey Markus, ein potenzieller Kunde hat dir vor einiger Zeit eine Nachricht hier im Forum geschrieben ;)

    Griaß Di Formi,

    jetzt machst Du mich neugierig und mir ein schlechtes Gewissen gleichzeitig. Ich habe gerade alles durchgesehen und finde in meiner Liste niemanden, den ich hier zuordnen könnte und der meine Kompetenzen braucht. Kannst Du mir auf die Sprünge helfen? Gerne per PN.

    Schinh Griaß

    Markus

  • ea113-zylinderkanaldurchflussvergleich_2-png-jpeg.107385

    Unser Blasprüfstand mit unserem EA113 Zylinderkopf für das 1200 PS Turbo-Motörchen. Als nächstes, und darauf freue ich mich schon riesig, ist der RSP Kopf vom K20Z4 Honda Motor dran. Dessen Kanal wird für den DAMPFHAMMER HD Motor ausgelegt, modifiziert und vermessen.

  • Blasprüfstand:

    Wir haben ihn um eine verbesserte und jetzt kalibrierte Messtechnik aufgewertet. Das änderte nur unwesentlich unsere Referenzmesswerte, aber gibt uns jetzt die Gewissheit mit anderen kalibrierten Blasprüfständen vergleichbare Volumenstrommesswerte zu erhalten. Für den K20-ZylKo haben wir nun auch eine passende Zylindersimulationseinheit gebaut.

    whatsapp-image-2022-02-13-at-14-53-19-1-jpeg.107556

    whatsapp-image-2022-02-13-at-14-53-20-1-jpeg.107557

    whatsapp-image-2022-02-13-at-14-53-20-2-jpeg.107558

    whatsapp-image-2022-02-13-at-14-53-20-3-jpeg.107559

    Die Woche vermesse ich den RSP-ZylKo, bin immer noch sehr gespannt :D.

    DAMPFHAMMER HD-Projekt:

    Nachdem das DAMPFHAMMER-Projekt abgestimmt ist und nur noch eine Wiederholung der Leistungsmessung notwendig ist, kann das HD (Hochdrehzahl)-Projekt gestartet werden. Zur Erinnerung nochmals im Vergleich der beiden 2-Liter-R4-Saugmotoren: DAMPFHAMMER 310 PS@8200/min (erledigt), DAMPFHAMMER HD 360 PS@9500/min (offen). Beiden gemein ist die Anforderung über ein 4000 Umdrehungen breites Drehzahlband mit >260 Nm, beim HD verschiebe ich dieses Band etwas über 1000/min in Richtung höherer Drehzahlen. Verschieben ist gut, der Motor ist komplett anders, die Anzahl an Gleichteilen beschränkt sich auf sehr weniges.

    Die Motorbasis habe ich gerade angezahlt und hol sie im März ab. Dabei ist ein Zweit-Zylinderkopf für die Kanalentwicklung, schließlich muss der Kanal 350 cfm@13 mm Ventilhub bei 70 mbar oder 28" Wassersäule liefern und darf nirgendswo schlechter werden.

    Da wir noch einige andere Projekte am Laufen haben: 2-Liter-R4-Turbo-1/4-Meile, 5,2-Liter-V10-Sauger-Quattro-Eskalation, 1,8-Liter-R4-Turbo-Quattro-Rallye und das Kühl- und Luft/Abgassystem für den Motorprüfstand noch bauen wollen, wird bis der HD fertig wird etwas Wasser die Iller noch hinabfließen. Wir arbeiten sozusagen und Neudeutsch Multi-Motoring. Was gerade Material, Zeit und Lust hat bzw. macht, ist am drannsten.

  • Blasprüfstand:

    Nachfolgend ein Vergleich der Messung am Honda Type R (FN2)-Kopf auf der Einlassseite mit der Messung von 4Piston, die in dem Bereich seit 30 Jahren aktiv sind und sicherlich keinen Selbstbau-Prüfstand mehr benutzen ;).

    rsp-vergleich-sae-standard-png.107601

    Im Unterschied zu oben sind hier die Messwerte druck- und temperaturkorrigiert nach SAE Norm, deshalb auch das S in der Einheit.

  • DAMPFHAMMER HD-Projekt:

    Gestern hab ich ein paar echt große Brocken in VBA ausräumen können, da gings um Konflikte in der Matrizen-Übergabe sowie der Zylinderdrucksimulation für das Dynamikmodell, das war ein bedeutender Schritt im Projekt. Mit dem Modell kann ich jetzt, aufgelöst auf °KW (Grad Kurbelwinkel), die statischen und dynamischen Kräfte in Abhängigkeit von Drehzahl, Pleuelstangenverhältnis, Gewichte und deren Verteilung ausrechnen und somit den optimalen Kurbeltrieb für eine bestimmte Anwendung rechnen. Hieraus lässt sich übrigens auch schön zeigen warum der K24 mit Ladedruck deutlich schlechter umgehen kann (bezgl. Honungsverschleiß und Kolbenklemmern) als ein K20.

    Obiges hat sofort Auswirkungen auf die Beschaffung des Kurbeltriebs, die ich diese Woche noch anstoße. Der HD fordert einiges: 10.500/min Grenzdrehzahl ist eine andere Welt als 9.500/min. Wenn das interessiert, stelle ich das mal grafisch gegenüber. Den TODA-Kram für den Ventiltrieb kommt in dem Zug auch in die Bestellung. Bei der Beschaffung der Ventilfedern lasse ich mir noch Zeit, das ist ein ganz sensibler Punkt und geht sehr ins Geld. Ein Satz Einlass-Titan-Federn kostet um die 1200 Euro, dazu müssen aber auch geeignete Sitzringmaterialien eingepresst werden und dementsprechend die Ventilfedern ausgelegt werden. Mit etwas Grips lässt sich hier ein günstigerer Kompromiss finden, dazu muss ich aber noch Informationen sammeln, auswerten und ein wenig rechnen...wer schon mal ein Ventil im Ventilsitz aufschlagen und hüpfen gesehen hat, der weiß wovon ich spreche.

  • Behandelst du die Ventilfedern noch?

    Es gibt ja diesen Keramikkügelchenbeschuss, habe vergessen wie das heißt...

    Du meinst ein Kugelstrahlverfahren das die Oberflächengüte (etwa 2/10 mm tief) verbessert und das notwendige Energieniveau für Rissbildung an der Oberfläche erhöht, sozusagen die Wöhlerkurven nach rechts zu höheren Zyklenzahlen schiebt? Da gibt es viele verschiedene Verfahren, allein gemein ist das Prinzip der lokal begrenzten und auf sehr kleiner Oberfläche stattfindenden Oberflächenverdichtung. Als Strahlgut werden bei Metallen häufig Kügelchen auf Keramik- oder Sintermetall-Basis verwendet, weil dieses deutlich härter als die zu strahlende Oberfläche sein muss.

    Bei Federn würde ich das Verfahren nur ungern einsetzen, weil man nicht überall gleich gut hinkommt. Anders ist das bei Pleuel, Kolben, Ventilen oder Ähnlichem. Es hat auch was von einem verbesserten Ölspeicherverhalten am Kolbenhemd, sicherlich ein interessantes Verfahren. Allerdings ist das Konzept beim DAMPFHAMMER HD: es soll soweit als möglich auf verfügbare Komponenten zurück gegriffen werden. Oberflächenbehandlungen zählen für mich hier nicht dazu.

    Im Englisch-sprachigen Raum wird das generös unter dem Begriff WPC treatment geführt, wird aber dem Erfinder, der Fuji Manufacturing Co. Ltd., und dessen Patent nicht gerecht (JPN No. 1594395). WPC, also dem micro shoot peening oder Kugelstrahlen mit Küglelchen < 200 µm und mit einer Fluggeschwindigkeit von Ausgangs um 200 m/s ist nicht immer das was micro shoot peening meint. Bei den Ami's ist aber meist alles gleich WPC ge'treated ;) .

    Gute Federn-Hersteller in dem Bereich sind eher rar und das Zeugs vom Nachmarkt ist teilweise nicht ausreichend untersucht. Die Federnsitzkräfte werden wohl oberhalb von 500 N oder um 50 kg (Ventil geschlossen) liegen und die Resonanzfrequenz 1. Ordnung muss zuverlässig oberhalb von 190 Hz liegen. Zum Vergleich die Serienfedern haben einen Sitzkraft von 330 N oder um 33 kg. Das heißt die Normalkräfte auf das System steigen gewaltig, damit auch die Reibkraft. Nicht dass das eine echte Rolle auf die Gesamtleistung wirklich spielt aber die Schmierfilmhöhen bei geringerer Drehzahl werden problematisch (Verschleiß!). Deshalb lohnt es sich über Federkraft Gedanken zu machen.

  • Ja WPC meinte ich!

    Das habe ich bei MotoIQ gesehen und war von den genannten Ergebnissen angetan.

    Zu dem Schmierfilm finde ich dass es ja keinen Sinn macht immer weniger Viskos zu werden, denn der Film wird um so stabiler je zäher das Öl wird. Es wird bestimm ein Optimum geben aus Nachfließeigenschaften und Schmierfilmdicke.

    Was fuhr denn die F1 für Öle in den V10 Jahren?

    Das würde mich mal interessieren.

    Nockenwellen hatten die doch auch noch oder?

    Im Motorsportklupp wurde eine Kisten mit gefühlt 1000 Ventil Serienfedern genommen und die wurden mit einem langen Flacheisen belastet. Die härtesten wurden dann genommen.