4-Takt OHV-Motor

Dieses Thema im Forum "Diskussion" wurde erstellt von Hellvetic, 19 Aug. 2007.

  1. 1 Zylinder 4-Takt OHV-Motor -->Selber bauen

    Hallo,

    Ich bin 18 Jahre alt und mache eine Berufslehre als Polymechaniker (Schweiz). Technik im allgemeinen hat mich schon immer sehr interessiert, vorallem Verbrennungsmotoren.
    Darum habe ich mich entschlossen, beim Lehrlingswettbewerb des Kantons Zürich mit zu machen und zwar mit meinem selbst gebauten und auch selbst kontstruierten 1 Zylinder-4Takt OHV-Motor. In diesen Wochen bin ich gerade dabei die einzelnen Teile zu Fräsen und zu Drehen. Mit der Konstrukton habe ich allerdings schon im Februar begonnen.

    Auf alle fälle bin ich heute auf dieses Forum gestossen, als ich eine Formel suchte, um ungefähr die theoretische Leistung des Motors zu berechnen, habe aber nichts finden können. Dann habe ich eure beiträge hier gesehen und mir gedacht, dass ich mein Projekt auch hier vorstellen könnte, obwohl es zwar noch nicht ganz fertig ist.

    Hier erst mal ein Bild, von dem Ganzen, soweit wie ich jetzt im moment gerade bin:
    http://img252.imageshack.us/img252/8849/motorwl2.jpg

    Alle diese Aluminum teile, sind aus einer Hochfesten Aluminiumlegierung. Jetzt werden sie dann noch eloxiert. Danach werde ich die genauen Sitze noch nachbearbeiten.

    Und hier noch die Zusammenstellung der Zeichnung (sie ist nicht 100% fertig):
    http://img403.imageshack.us/img403/8555/zeichnungux3.jpg

    Mein ziel ist es natürlich schlussendlich, das das ding läuft. Ich habe schon paraktisch alles gezeichnet und schon gut die Hälfte hergestellt. Ich möchte mit dem Motor nichts antreiben oder so. Ich will nur das er komplett selber läuft, ink. Kühlwasserkreislauf und Zündung, das habe ich alles schon genau durchacht und bin mir sicher das es funktionieren wird. Mit dem Motor möchete ich demonstrieren können, wie er arbeitet, darum habe ich auch die Nockenwelle, die Zahnräder, die Ventielstössel und die Kipphebel so gut sichtbar wie möglich ausserhalb am Motor paltziert. Zudem möchte ich noch ein kleines Schauglas am Kurbelghäuse anbringen, damit man sieht wie die Kurbelwelle arbeitet.

    Aber momentan, bin ich ein bisschen unsicher, weil ich nicht ganz genau weiss wie ich das Gegengewicht der Kurbelwelle konstruieren soll. Sprich, ich weiss nicht wie schwer/gross das sein muss, damit es genug schwung für den nächsten verdichtungsprozess gibt.

    Kennt sich da jemand aus und könnte mir vielleicht ein paar tipps geben?

    Was denkt ihr sonst über mein Projekt, denkt ihr das der mal zum laufen kommt?

    (Ich werde euch natürlich auf dem laufendem halten)

    Gruss aus der Schweiz
    Lukas
     
    #1 Hellvetic, 19 Aug. 2007
    Zuletzt bearbeitet: 19 Aug. 2007
  2. AW: 4-Takt OHV-Motor

    Hy,

    3xxccm Hubraum ist echt heftig... und ne 11er Verdichtung noch dazu. Der Hat richtig Power wenn er mal arbeitet.

    Das Gegengewicht auf der Kurbelwelle ist ein Masseausgleich zum Kolbenpleulgewicht. Das ist definitiv nicht als Schwungmasse zu verstehen sondern muss so bemessen werden das die Kurbelwelle sauber läuft und nicht aufgrund irgendwelcher Masseunterschiede einen exzentrischen Orbit beschreibt.

    Hoffe das hilft dir weiter.

    Grüße
     
  3. AW: 4-Takt OHV-Motor

    Danke für deine Antwort.

    Das hilft mir erstmal weiter...

    In dem fall wäre ja die Funktion (also das er anspringt) nicht gefährdet, seh ich das richtig? Es könnte einfach sein, dass durch ein zu leichtes, oder zu schweres Gewicht enorme Vibrationen entstehen?
     
  4. AW: 4-Takt OHV-Motor

    Es kann durchaus sein das sich die Kurbelwelle oder die Pleulstange sehr schnell durch zu heftige vibrationen verabschiedet. Also rechne das besser mal nach. Am esten wiegst du die Komplette Kolben Pleulkombi und gehst dann von dem Punkt an der Kurbelwelle aus wo das ganze fest gemacht ist. Genau gegenüber muss die Kurbelwelle eben entsprechend gleichviel Masse aufweisen. Desweiteren musst gu scharfe Kanten an der Kurbelwellw vermeiden ( wegen bruch gefahr ) und sie darf nur Obrflächen gehärtet werden aus dem selben grund.

    Damit der Motor sicher läuft montierst du aussen eine runde Schwungscheibe auf der Kurbelwelle. Da du einen Einzylinder baust musst du das Kurbelgehäuse mit einer Bohrung versehen als entlüftung da durch den Kolben ständig das Volumen geändert wird.

    Grüsse
     
  5. AW: 4-Takt OHV-Motor

    Selbst wenn ich alles über Verbrennungsmotoren theoretisch wüßte, würde ich persönlich niemals auf solche Konstruktionen kommen. Will sagen daß ich Tüftelei dieser Art absolut faszinierend finde und von daher bitte ich drum, daß Du uns mal auf dem Laufenden hälst..:)

    Was Deine Problemstellung betrifft kann ich Dir leider nicht weiterhelfen..:(
     
  6. AW: 4-Takt OHV-Motor

    @ Snake-Plissken71

    Hey, danke erstmals für das Kompliment, ich werde euch gerne auf dem laufenden halten...:D

    @ SpeedyG.

    Gute idee, das mit de wägen und rechnen werde ich gleich machen.

    Aber zum Kurbelwellenhärten, ich hätte da an Vergüten oder Nitrieren gedacht, aber das führt eben nochmals zu mehr Kosten da ich das nicht bei uns in der Firma machen kann. Dazu müsste ich noch einen Einsatzsstahl bestellen oder einen den ich Vergüten lassen kann. Das kostet dann auch wieder.
    Meinst du es ist unbedingt notwändig das ganze zu härten? Denn es trifft ja keine reibung oder so auf. An den Lagerstellen habe ich ja die Kugellager. Und der Bolzen, der vom grossen Pleuelauge umfasst wird, werde ich vielleicht komplett härten oder auch gar nicht. Ich will damit sagen, dass ja nirgens wo reibung oder sonst kontakt ensteht, oder bringt die oberflächenhärtung auch noch festigkeit?

    Mein vorschlag wäre, das ganze aus einem sehr zähen Wekzeugstahl zu fertigen.

    Hier noch ein Bild von den Zeichnunge die ich von der Kurbelwelle gemacht habe:
    http://img502.imageshack.us/img502/2603/kurbelwellevo7.jpg

    Ach ja ich habe vor die Kurbelwelle aus drei einzelteilen herzustellen und dann die beiden grossen einzelteile, durch schrumpfen (Pressverbindung) und dann noch mit querstifften auch gepresst zu verbinden.
     
    #6 Hellvetic, 19 Aug. 2007
    Zuletzt bearbeitet: 19 Aug. 2007
  7. AW: 4-Takt OHV-Motor

    Hallo,

    Zu deiner Zeichnug: Scharfe Kanten umbedingt vermeiden und stattdessen große Radien verwenden.

    Die Kurbelwelle sollte Oberflächen gehärtet werden. Denn sie kann aufgrund von Schwingungen sonst schnell einlaufen.

    Ausserdem sollte der Kurbelzapfen sehr fest sitzen
     
  8. AW: 4-Takt OHV-Motor

    O.K. die Radien werde ich noch mit einplanen. Den Kurbelwellenzapfen werde ich in die wangen einpressen (schrumpfen). Und dann noch die Querbohrungen, dann hält der sicher... In dem fall werde ich mich drum kümern, dass ich einen Stahl finde den ich zum vergüten oder einsatzhärten geben kann.

    Danke für deine Hilfe.
     
  9. AW: 4-Takt OHV-Motor

    Ach ja, noch eine Frage hätte ich, du hast anfangs das verdichtungsverhältnis (von 11.9:1) angesprochen. Meinst du es wäre klüger den Hub um 1mm oder ggf. auch ein bisschen mehr zu verkürzen, so dass ich, auf so ca. 9:1 komme? Dann muss auch die Kurbelwelle nicht so viel Kraft aufnehmen...?
     
  10. AW: 4-Takt OHV-Motor

    Hallo,

    was mir auf Anhieb bei deinen Zeichnungen auffiel ist das augenscheinlich recht große Pleuelstangenverhältnis.

    Da ich die Maße auf den Zeichnungen nur recht schlecht lesen kann gehe ich mal davon aus, dass der Kurbelwellenradius r=32,5mm und die Pleuelstangenlänge ca. 65mm beträgt. Somit komme ich auf ein Lambda von 0,5 mm. Normalerweise liegt das Pleuelstangenverhältnis zwischen 0,23 und 0,33. Mit deinem Verhältnis von 0,5 bekommst du extrem hohe Seitenkräfte auf die Kolbenringe.

    Daneben sehe ich in deinen Zeichnungen keine Kühlkanäle, außerdem stellt sich mir die Frage, wie du die Schmierung (Kolbenbolzen, Zylinderlauffläche, ...) bewerkstelligen willst.

    Wie soll eigentlich die Drehzahl geregelt werden, was für eine Zündanlage wird eingesetzt?

    Welche Gemischbildung ist vorgesehen (Vergaser ?)

    Eine Schwungscheibe ist unbedingt notwendig, Einzylindermotoren unterliegen ennormen Drehmomentschwankungen.
    Bei falscher Dimensionierung wird der Motor einfach stehenbleiben.
    Auswuchten wird sowieso ein Problem darstellen, da der erforderlich Massenausgleich bei Einzylindermotoren konstruktiv nicht lösbar ist.

    Weiterhin hätte ich bedenken bei der Materialwahl. Bei den hohen
    Druckstößen hätte ich die Befürchtung, dass es den Block zerreißt.
    Weiterhin solltest du die unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten der verschieden Materialien berücksichtigen.

    usw., usw.

    Das der Motor jemals laufen wird glaube ich nicht, trotzdem finde ich deine Idee gut und wünsche dir viel Erfolg. Sei jedoch nicht enttäuscht falls es nicht klappt.
    Halte uns unbedingt auf dem Laufenden.

    Gruß,

    Dominik
     
    #10 domm, 20 Aug. 2007
    Zuletzt von einem Moderator bearbeitet: 20 Aug. 2007
  11. AW: 4-Takt OHV-Motor

    Das ist nicht mein Fachgebiet, aber:
    Weitermachen. Falls es wirklich nicht geht, dann halt den Beweis anstellen warum es nicht geht.
    Das ist besser als Projekte die gezeigt werden, gerade so gehen und keiner weis um was es ging.
    Ich will nur sagen: Auch nach diesem Posting, welches sicher richtig ist, nicht den Mut verlieren und weitermachen.

    Gruß aus der Pfalz
     
  12. AW: 4-Takt OHV-Motor

    Hey danke erstmals für deine "Kritik" oder einfach Hilfe...

    Alsooo...
    Ja da hast du schon recht, aber mein Pleuel wird um die 100mm bis 122mm lang werden, wenn du`s dann rechnest kommst du auf ein Lambda von 0.325 bis 0.266.

    Wäre das so behoben? Weist du jetzt kann ichs noch ändern, aber im laufe dieser Woche muss ich es herstellen und dann ist`s zu späät, bitte sag wenn etwas noch nicht stimmt...


    Die Kühlung wird über Kühlkanäle erflogen, die ich durch den Zylinderkopf gebohrt habe und dann weiter die ganze länge der Zylnderlaufbüchse runter. Unten am Zylinderfuss kommen sie dann wieder raus. (Siehst du nur auf dem auf dem Foto, die Zeichnung ist alt, die brauchte ich nur um mein Chef zu überzeugen...die stimmt also nicht ins Detail)
    Ich habe im ganzen 4 Stück gemacht in jeder Ecke einen. Um das ganze herum zu Pumpen habe ich mir eine Bohrmaschienen vorstatzpumpe geholt im Baumarkt. Die werde ich an die Welle koppeln, die die Nockenwelle anteribt. Unterhalb im Haltegestell befindet sich dann ein Wassertank, der einerseits als abkühlbecken dient und andererseits als Beschwerung genen die Vibrationen.

    Reicht es nicht für die Schmierung, wenn ich das Kurbelgehäuse mit Öl fülle, so dass die Kurbelwelle durch die Drehung das Öl herumspritzt?
    Genau, einen Vergaser wird das machen. Mit einem Normalem einfachen Gasschieber um das ganze zu regulieren. Zündung werde ich von einem (2-Tackt) Mofa nehmen, dann zündet er zwar immer wenn der Kolben OT ereicht hat, aber das macht ja nichts, wenn dann die Abgase nochmals gezündet werden. (Es gitb auch Motoren die das so haben und "doppelt" Zünden...)

    Schwungscheibe habe ich. Die läuft um die Zündandlange herum und Produziert so gleich noch den Elektrischen Strom. Falls sie zu leicht sein sollte werde ich mir was überlegen, um sie zu beschweren oder vergrössern.

    Wegen zereissen von Materialien habe ich keine bedenken. Es ist alles gross dimensioniert meiner meinung nach. Und es ist auch kein Billig Alu, sondern ein Aluminium das als Grundplatte für Stanzwerkzeuge benützt wird. (Eine Gehäusehälfte hat 259.00 CHF gekostet)

    Ich bleibe Optimistisch...:LOL::D

    Ich bin mir so sicher das ich alles durchdacht habe, zudem habe ich noch die gesamten zeichnungen mit jemand anderem angeschaut, der eine Berufslehre in einer Lastwagenmotorenfabrik gemacht hatte...

    Ich werde euch gerne auf dem laufenden halten und schon bald wird das erste Filmchen auf Youtube zu sehen sein wie er das erste mal anspringt! :rolleyes:

    Aber falls du oder sonst noch jemand eine anregung hat bitte unbedingt melden, ihr könnt mir so nur helfen.

    @Motormensch: Danke! Sicher bleibe ich dran... dieses Projekt ist im moment mein ein und alles...

    Gruuss
    Lukas
     
    #12 Hellvetic, 20 Aug. 2007
    Zuletzt bearbeitet: 20 Aug. 2007
  13. AW: 4-Takt OHV-Motor

    Servus,

    erstmal Respekt :thumbsup::thumbsup:!! Ich hoffe Du bekommst den Motor zum laufen. Und selbst wenn er nicht laufen sollte ist es trotzdem die Arbeit wert gewesen! Man kann ihn dann immer noch als Anschauungsobjekt einsetzen!

    Gruß Daniel
     
  14. AW: 4-Takt OHV-Motor

    @ Vespacracker

    Hey danke, anschauungsobjekt ist er so oder so, aber laufen muss er...:cool:

    @All

    Weiss hier jemand was über die "verschobenen Steuerzeiten"? Ich bin gerade dabei die Form der Nocken zu gestalten. In einem Motorenbuch das ich habe sind diese verschobenen Steuerzeiten aufgezeichnet. Die Ventiele sind immer etwas länger offen als nur ein Hub, es steht allerdings, das dass bei hohen Drehzahlen eher ausgeprägt ist... Soll ich das etwa auch machen oder ist das riskant? Weiss das hier jemand?
     
  15. AW: 4-Takt OHV-Motor

    Hi,
    erst mal Hut ab vor deiner idee und den mut sie umzuzetzen!!!!
    also zu den verschobenen steuerzeiten: sie dienen meineswissens hauptsächlich dazu die gemischbildung und somit die verbrennung und letztenendes die leistung zu optimieren. dafür gibt es versch. möglichkeiten, z.b. die einlassnockenwelle auf "früh" zuverdrehen um damit die öffnungszeit zu verlängern und auch das verhältnis der kolbengeschwindigkeit und der verbrennunggeschwindigkeit zu optimieren, also somit immer den optimalen zündzeitpunkt zu erwischen damit die verbrennungsenergie auch optimal genutzt wird. wie hast du vor deinen ventiltrieb mit dem kurbeltrieb zu synchronisieren? und wie hoch sollen die drehzahlen sein? wegen der schmierung, wenn er schnell drehen soll brauch ja deine nw und alles genügend öl. wegen dem härten würd ich mal versuchen mit einem motorenhersteller kontakt aufzunehmen viell. haben die tipps worauf du sonst noch so achten solltest.

    aber wünsch dir mal viel erfolg und hoffe du hälst uns auf dem laufenden
    grüssle gigli
     
  16. AW: 4-Takt OHV-Motor

    Hallo,

    Danke für deine Antwort. (Endlich hat wieder mal jemand was geschrieben:D)

    Also das mit den verschobenen Steuerzeiten werde ich sicherlich ein wenig machen. Also das heisst ich muss die Kontur des Nockens auch ein wenig ändern, denn er macht ja zu früh auf und zu spät zu und darum muss der kleinere Radius genügen gross sein. Aber ich werde das nicht zu ausgeprägt machen, weil es ist ja für höhere Drehzahlen. Das habe ich aber jetzt alles schon so in planung.

    Hier ist ein Bild der Nockenkontur (2 Vorschläge) und die "verschobenen Steuerzeiten" aus meinem Motorenbuch:
    http://img411.imageshack.us/img411/7236/nockensteuerzeiteneg2.jpg

    Die Nockenwelle wird über Zahnräder angetrieben.

    Hier ein Bild der Zahnräder (Kosteten gut 500CHF...:rolleyes:)
    http://img294.imageshack.us/img294/5379/zahnrderzo9.jpg

    Eigentlich bräucht ich ja nur zwei Stück, aber ich muss noch eine Welle antreiben, wo ich die Wasserpumpe dranhängen kann. Das ist am einfachsten so.

    Die Drehzahlen kommen eigentlich überhaupt nicht drauf an, er muss einfach laufen und nicht gleich kaputt gehen, durch irgend ein Bruch oder ein Kolbenklemmer. Und durch das, dass die Drehzahlen tief sein werden, oder ich ihn einfach nicht hoch drehe genügt auch eine "hand" schmierung an der NW.

    Die Kurbelwelle werde ich jetzt vergüten, falls ich in der Firma einen geeigneten Vergütungsstahl finde. Oder dann werde ich sie nitrieren oder einsatzhärten lassen. Doch ich weiss da nicht so genau welche Stähle man wie behandeln kann.

    Kann man einen normalen Wekzeugstahl (1.2510) auch vergüten (ist härtbar)? Kann mir da jemand helfen?

    (--> ich hatte übrigens einen Arbeitsunfall und nur darum bin ich noch nicht weiter an meinem Projekt. Ich habe in eine Flachschleifmaschiene gefasst und die Sehne am Zeigefinger durchtrennt...)
     
    #16 Hellvetic, 16 Sep. 2007
    Zuletzt bearbeitet: 16 Sep. 2007
  17. AW: 4-Takt OHV-Motor

    Also Hallo erstmal,
     
    #17 gigli82, 17 Sep. 2007
    Zuletzt bearbeitet: 17 Sep. 2007
  18. AW: 4-Takt OHV-Motor

    Also Hallo erstmal,

    den zeichnungen entnehm ich, dass du die wahl zwischen einem "scharfen" und einem "normalen" nocken hast. ich denke, das problem wird sein, dass du die exakten öffnungszeiten triffst. also die gemischbildung und somit die optimale verbrennung zu treffen, ist echt ne herausvorderung. die übersetzung deiner stirnräder muss au stimmen damit deine kw und nw synchron laufen. wie entsteht dein gemisch? ich denke du solltest da mal richtig nachrechnen, wenns theoretisch funktioniert, sollte praktisch nix schiefgehen. du brauchst au den exakten kraftstoffdruck, oder? wie sieht es mit der zündung aus? mit den werkstoffen welche die richtigen wären, kann dir ein tabellenbuch für kfz-technik weiterhelfen da steht eigentlich alles drin, auch die formeln für deine berechnungen! ich hoffe i kann dir irgendwie helfen, wenn du fragen zum text hast, gib bescheid, bin leider kein profi im texte verfassen.:oops:
    grüssle:cool:
     
  19. AW: 4-Takt OHV-Motor

    Hallo,

    Ja bei den Nocken muss ich mich noch entscheiden welche ich jetzt wirklich nehmen soll, ich könnte aber auch problemlos noch weitere zeichnen. Also das mit dem einstellen habe ich so geplant, dass ich die auf der Welle festschrauben kann...

    Hier eine Skizze der Nocke:
    http://img510.imageshack.us/img510/3541/nockenskizzenc0.jpg

    Also einstellen und anziehen und dann ggf. wieder verstellen bis er läuft...o_O

    Die Kurbelwelle wird sicher synchron mit der Nockenwelle laufen, denn das sind sehr genaue Zahnräder und der Achsabstand kann ich auch auf den Hundertstel genau hetstellen.

    Die gemischbildung werde ich über eienen einfachen Vergaser machen. Also einen Krafftstoffdruck brauch ich da ja dann nicht mehr, oder? Ist ja keine Einspritzpumpe...

    Die Zündung wird an der Kurbelwelle auf der gegenseite des Zahnrades sein, ne alte Puch Mofa Zündung. Dann Zündets zwar jedes mal wenn der Kolben oben ist aber das macht ja nichts. (habe unten schonmal was dazu geschrieben...)

    Sehr nett das du mir hilfst, danke!
    In dem fall hätte ich jetzt gerade noch 3 Fragen;

    1. Woher weiss ich welche Zündkerze? Kommt das auf die Zündung oder auf den Zylinder drauf an?

    2. Gibt es eine Formel um eine ungefähre Leistung zu berechnen?

    3. Das Verdichtungsverhältnis wäre jetzt nach meinen Plänen 11.9:1 und das ist sehr viel. Ich habe vor es so auf ca. 9:1 zu reduzieren, damit die Kurbelwelle nicht so stark belastet wird. Oder ist das sinnlos?

    Danke vielmals und Gruss
    Lukas
     
  20. AW: 4-Takt OHV-Motor

    Hallo,

    Ob Vergaser oder Einspritzpumpe ist egal, den vorgesehen Kraftstoffdruck wirst du einhalten müssen. Wie soll denn sonst der Kraftsstoff zum Vergaser gelangen? Desweiteren wirst du für den Vergaser auch noch entsprechende Unterdruckanschlüsse vorsehen müssen.


    Es kommt allererstens auf die Motorcharakteristik an -> Stichpunkt
    "Wärmekennwert Zündkerze"

    Ja, die einfachste und ungenaueste wäre P = M x Omega (Leistung = Drehmoment x Winkelgeschwindigkeit).
    Genauere (idealisierte) Berechnungen lassen sich anhand von Thermodynamischen Prozessen (Gleichraum-, Gleichdruck-, Seilinger-Prozess) durchführen.
    Für alle Betrachtungsweisen fehlen jedoch die notwendigen Angaben
    (Kolbenkraft, Temperaturverläufe, Drehzahl ...)


    Gruß

    Dominik
     
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