not oknot oknot oknot ok 4V0 Synchronisieren 1: Die Theorie

Um die Vorgänge verstehen zu können ist etwas Wissen zur Funktionsweise eines Motors notwendig.
Die angegebenen Abmessungen entsprechen etwa einem 2-Zylinder 4-Takt- BMW Boxer mit 1200ccm Hubraum.
Die Vorgänge sind vereinfacht dargestellt

Funktion
Der sich beim Ansaugtakt in Richtung Kurbelwelle bewegende Kolben saugt pro Hub eine Gasmenge an die theoretisch dem Nennhubraum (600ccm) eines Zylinders entspricht.
Die Geschwindigkeit mit der angesaugt werden kann ist durch einige Komponenten begrenzt.

Ventil1t
Ventil1t

Die Einlassventile
Die Einlassventile geben beim Öffnen einen bestimmten Ringspalt frei (die Öffnungsfläche entspricht einer Zylindermantelfläche). Sein Durchmesser entspricht (etwa) dem Ventildurchmesser, seine Höhe dem Ventilhub (vorgegeben durch die Nockenwelle).
Massgeblichen Einfluss hat das Ventilspiel (immer im kalten Zustand betrachtet).
Ist es zu gross, wird (abgesehen von anderen Auswirkungen) Hub "verschenkt“, die Spaltfläche wird verringert.
Ist es “Null“ wird zwar vorübergehend eine optimale Gasmenge angesaugt, das Ventil wird jedoch, wenn der Motor warm wird nicht mehr ganz schliessen können weil, es aufgrund der Wärmedehnung, länger wird!!
Ist es kleiner "Null“ schliesst das Ventil nie vollkommen.
Auswirkung: Die Verbrennungstemperaturen während des Arbeitstaktes wirken ungehindert auf die Ventildichtflächen ein, deren Oberfläche verbrennt >> Motorschaden.

Ventil2t
Ventil2t

Ebenfalls starken Einfluss hat die Geometrie des Zylinderkopfes. Einige Eigenarten der Geometrie die "störend“ erscheinen sind u.U. sinnvoll um z.B. den Hubraum gleichmässig zu füllen und am jedem Punkt ein zündfähiges Gasgemisch zu erhalten (Drallwirkung beim Einströmen etc.).

Die Drosselklappe
Sie ist als Regeleinrichtung konzipiert und bestimmt die pro Zeiteinheit angesaugte Gasmenge (die Menge pro Hub ist ja 600ccm!) und somit die Motordrehzahl.

 


2-Zylinder !



Nachdem es sich um einen 2-Zylinder Motor handelt scheint mr keine Erklärung erforderlich, dass beide Zylinder jeweils gleichmässig versorgt werden müssen.
Die Notwendigkeit die Einlassventile identisch einzustellen um identisch grosse Ringspalte zu haben will ich daher ebenfalls nicht näher erläutern. Zwar wirken unterschiedlich eingestellte Ventile &dbquo;nur“ wie unterschiedliche Drosseln, aber der ergleich kann anschaulich mit dem Versuch verdeutlicht werden einen Masskrug mit einem Strohhalm leer zu saugen oder ihn einfach umzudrehen.
Eine Differenz von 0,1mm bedeutet rechnerisch zwar nur etwa 1,5% Unterschied, ist aber spürbar.

Die theoretisch einfachste Lösung wäre eine gemeinsame Drosselklappe. In der Praxis stehen dem unter anderem bauartbedingte und leistungsspezifische Probleme entgegen.


 

 


Gehen wir davon aus, dass die Drosselklappen bei DK-01tJEDER Gasgriff- stellung jeweils EXAKT die gleiche (Durchlass-) Fläche freigeben, wird unser 2- Zylinder synchron laufen.
Sind die Durchlassflächen nicht identisch, werden die Zylinder mit unterschiedlichen Luft-, aber mit jeweils gleichen Spritmengen versorgt. Nachdem die eingespritzte Spritmenge von der Stellung EINER Drosselklappe (der mit dem Poti) bestimmt UND von EINER GEMEINSAMEN Lambdasonde korrigiert wird, läuft einer der Zylinder korrekt, der andere jedoch zu fett oder zu mager (oder es passt bei beiden nicht). In jedem Fall verändert sich die Zusammensetzung des Abgases und dieLambdasonde bemüht sich verzweifelt um eine Lösung indem sie versucht die Spritmenge zu korrigieren. Nachdem die Ursache aber nicht an der Spritmenge liegt, regelt sie nur permanent zwischen zwei Übeln.
Die Auswirkungen zeigen sich durch "Konstantfahrruckeln“ (KFR), unterschiedlichen Temperaturen der Auspuffkrümmer, mangelnde Leistung etc.
Auch zwei komplett getrennte Regelungen würden den Zustand nicht wirklich verbessern. Zwar würden die beiden Zylinder bei getrennter Betrachtung jeweils korrekt arbeiten doch, anschaulich betrachtet, schlüge von einer Seite ein Vorschlaghammer mit  "Schmackes“ auf die Kurbelwelle, auf der anderen Seite klopfte ein Spielzeughämmerchen dagegen.
Getrennte Regelungen würden in erster Linie das Abgas korrekt gereinigt aus einem "1,x“ Zylindermotor (mit eher geringer Lebenserwartung) entlassen.

 

Voraussetzung
Die Ventile sind zwar keine Stellglieder, müssen jedoch dennoch korrekt eingestellt sein.
Legt der Koben den Weg vom OT zum UT zurück, so versucht er während des Ansaugtaktes genau „1 Hubraum voll“ Gemisch anzusaugen (Füllgrad 1,0). In der Praxis gelingt ihm das nicht unbedingt. Das Einlassventil ist das grösste Hindernis und hemmt die Strömung.
Anschaulich ist ein Vergleich. Man nimmt eine Injektionsspritze ohne Nadel, steckt sie in Wasser und versucht sie schlagartig vollzusaugen indem man den Kolben ruckartig hochzieht. Als Erstes stellt man fest, dass “ruckartig“ relativ ist. Mit Luft funktioniert es noch halbwegs gut, mit Wasser ist es nicht ganz so einfach weil Wasser eine höhere Masse hat.
Als Zweites bemerkt man, dass auch dann noch Wasser einströmt wenn gar nicht mehr am Kolben gezogen wird. Man hat in der Spritze Unterdruck erzeugt und durch das enge „Ventil“ (dem Nadelansatz) kann das Wasser einfach nicht schneller strömen. Es dauert „etwas“ bis sich Innen- und Aussendruck angeglichen haben und kein Wasser mehr einströmt. Verstärkt wird dieser Effekt wenn man durch eine Kanüle/Nadel ansaugt. Doch je langsamer man am Kolben zieht, desto unmittelbarer füllt sich die Spritze.
Analog wird im Leerlauf der Zylinder gut gefüllt weil das Gemisch genügend Zeit hat, in den Zylinder zu strömen. Je höher die Drehzahl, desto schwieriger ist das Unterfangen. Wichtig bei Mehrzylindermotoren ist also, dass die Ventile GLEICH eingestellt sind damit pro Zeiteinheit gleich viel Gemisch einströmen kann.
Die nicht unerhebliche Rolle der Ansaugrohre ist bei „Leistungssteigerung mit Ansaugrohren“ beschrieben


 
Links
4V Synchronisieren 1: die Theorie
4V Synchronisieren 2, Stellglieder und Fehler
4V Synchronisieren 3, praktisches Vorgehen
Differenzdruckmanometer zur Synchronisation von 2-Zylinder Motoren