Journal Dampf & Heißluft Flammenfresser V-Motor mit Wasserkühlung (Vorschau)

OT (oberer Totpunkt) bewegt. Das funktioniert aber nur,
wenn sich im Inneren des Zylinders ein Unterdruck bildet,
welcher durch die sich abkühlende Heißluft entsteht. Die
Abkühlung kann jedoch nur an Zylinderwand und -kopf sowie
am Kolbenboden erfolgen. Bei gleichem Hubraum ist
diese gesamte Fläche bei einem Langhuber etwa genauso
groß wie bei einem Kurzhuber. Direkt gekühlt wird aber
nur die Zylinderwand, diese ist jedoch bei einem vergleichbaren
Langhuber größer als bei einem Kurzhuber.
Außerdem ist die Drehzahl bei einem Langhuber niedriger.
Die eingeschlossene Heißluft hat mehr Zeit, sich abzukühlen
und bildet dabei einen größeren Unterdruck. Bei
den vorgegebenen Zylinderinnenmaßen Ø 50 x 90 konnte
der geforderte lange Hub nicht realisiert werden. Um einen
möglichst großen Hub zu erreichen, musste der Kolben
sehr kurz sein. Ein Kolben ist im Idealfall so lang wie
sein Durchmesser, mit einem Kolbenbolzen auf halber
Länge. Je kürzer der Kolben ist, umso größer ist die Gefahr,
dass er im Betrieb verkantet. Kolben für Vakuummotoren
haben keine Kolbenringe und erfordern für eine gute
Kompression ein Untermaß von lediglich 1/100 mm bis
2/100 mm. Bei diesem geringen Untermaß ist auch bei
kleinerer Kolbenlänge kein Verkanten zu befürchten. Bei
einer Kolbenlänge von 28 mm konnte ein Hub von 60 mm
erreicht werden, was einem Verhältnis von nur 1,2:1 zur
Bohrung entspricht, keine idealen Verhältnisse, aber immerhin
ein Langhuber. Als Nächstes wurde die Pleuellänge
ermittelt. Das untere Zylinderende muss so weit von
der Kurbelwelle entfernt sein, dass das Pleuel mit angenommener
Breite von 10 mm nicht an die Zylinderkante
stößt. Mit einem CAD-Programm wurden mehrere Varianten
ausprobiert, und dabei der Abstand von 60 mm gefunden.
Welche Größe das Schwungrad haben wird, war
noch nicht bekannt. Die Höhe der Lagerböcke wurde vorsorglich
etwas größer angenommen, so dass die Kurbelwelle
68 mm über den Sockelleisten läuft. Jetzt war auch
die Länge der Standsäulen bekannt. Der Motor konnte
nun mit allen bislang gefertigten Teilen aufgebaut, und
kontrolliert werden, ob der Kolben im OT 1 mm unter der
oberen Zylinderkante steht. Mit einer bei Kolbenstellung
im OT provisorisch aufgelegten Stahlplatte konnte jetzt
schon einmal die Kompression getestet werden. Durch
den entstehenden Unterdruck war es nicht möglich, den
Kolben per Hand bis zum UT (unteren Totpunkt) zu bewegen.
Was jetzt nur noch fehlt, sind der Zylinderkopf und die
Ventile. Der Vergleichswert für die Abmessungen der Ventilöffnungen
ist die Kolbenfläche. Die berechnet sich, wie
wir noch aus unserer Schulzeit wissen, aus dem Radius
zum Quadrat multipliziert mit 3,14, und beträgt bei diesem
Kolben ca. 19,6 cm 2 . Das Einlassventil hat dabei eine Größe
von 10% bis 18%, das Auslassventil eine Größe von
8% bis 14% der Kolbenfläche. Das sind Erfahrungswerte
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Journal Dampf & Heißluft 4/2012