DAMPFI09
DAMPFI09 soll ein kleiner Zweitaktmotor werden. Meine Wahl fiel deshalb auf den Zweitaktmotor, weil die Ansprüche an die Steuerung von Einlass und Auslass im Gegensatz zu einem Viertaktmodell bei kleinen Maßen nicht gar zu hoch sind. Zumindest trifft dies auf den konstruktiven Aufwand zu. Es werden keine Venitle im Zylinderkopf benötigt, die bei so kleinen Maßen durchaus ein Fertigungsproblem darstellen. Auch ist keine Nockenwelle und deren Untersetzung notwendig.
Natürlich kann ich das Rad nicht neu erfinden. Bei meinem Entwurf lehnte ich mich an bekannte Motormodelle im Flugmodellbau an, und übernahm einige Konstruktionsmerkmale. An dieser Stelle möchte ich auf eine äußerst interessante Homepage von Jan Ridders www.ridders.nu hinweisen. Er baut fantastische Modelle und geht dabei durchaus ungewöhnliche Wege. Die Ratschläge zu seinem Modell und deren Verbesserungen machten mir Mut zur Eigenkonstruktion.
DAMPFI09 ist ein Zweitaktmotor mit einem Kugelventil als Einlass im Bereich des Kurbelgehäuses, und einem weiteren Kugelventil im Bereich des Zylinders. Dieses Ventil gibt beim Druckabbau in Folge der Öffnung des Auslasses durch den Kolben den Einlass frei. Der Motor wird also druckgesteuert. Dies ermöglicht den Verzicht auf aufwendige Einlassschlitzanordnungen. Die Spülung erfolgt von oben und soll daher eine effektive Verdrängung der Abgase erlauben. Diese Prinzip wurde von Jan Ridders erfolgreich angewandt, und ist auf seiner Homepage dargestellt. Hier hab ich mit den Augen "geklaut".
Technische Daten:
Zylinderbohrung: Ø15mm
Kolbenhub 20mm
Zündung: Transistorschaltung, mit Hallsensor
Druckgesteuerter Motor mit 2 Kugelventilen
Aufgeschobener Kühlmantel
Funktionsweise:
Zündfähiges Gemisch befindet sich im Zylinder, und der Kolben hat den oberen Totpunkt überwunden. Es erfolgt die Zündung (durch Magnet im Schwungrad und Hallsenor unter dem Kurbelwellenlager ausgelöst). Der Kolben wird nach unten gedrückt. Gleichzeitig sorgt der Verbrennungsdruck dafür, dass das obere Kugelventil geschlossen bleibt. Der Kolben komprimiert das angesaugte Benzin-Luft-Gemisch im Bereich des Kurbelgehäuses, da das Einlassventil (untere Kugel) geschlossen bleibt. Passiert der Kolben den Auslassschlitz, so entweichen die Verbrennungsgase, und der Druck sinkt. Nun strömt das vorkomprimierte Gemisch über das obere Ventil in den Verbrennungsraum und drückt die Verbrennungsgase aus dem Zylinder. Der Kolben wird durch das Schwungrad wieder nach oben bewegt, und verschließt den Auslassschlitz. Gleichzeitig wird neues Gemisch in das Kurbelgehäuse gesaugt. Das obere Kugelventil schließt, und das Gemisch im Zylinder wird verdichtet. Die Zündung erfolgt, und er Vorgang beginnt von Neuem.
Für den Größenvergleich ist hier ein Zentimetermaßstab dargestellt.
Der Vergaser
Natürlich muss der Kraftstoff auch in ein zündfähiges Gemisch verwandelt werden. Diese Funktion übernimmt bekannterweise der Vergaser.
Auch hier kam es mir nicht so sehr darauf an, dass der Motor entsprechende Leistung abgibt, sondern es stand die Funktionssicherheit im Vordergrund. Natürlich sollte das Ding auch ein zum Modell passendes Aussehen haben.
Der von mir gewählte Typ ist ein Vergaser der ersten Stunde. Das Prinzip ist denkbar einfach. Der Motor saugt über die Treibstoffleitung Gemisch an, und erzeugt im Glasrohr einen Unterdruck. Durch eine auf der gegenüberliegenden Seite angebrachte Bohrung dringt Umgebungsluft in das Röhrchen, streicht über die Treibstoffoberfläche und bildet das Benzin-Luftgemisch. Um das Mischungsverhältnis in geringem Rahmen beeinflussen zu können, befindet sich am Leitungsanschlussnippel (Auslass) eine zusätzliche Lufteinlassbohrung, welche mit einer Schraube verschlossen werden kann. Diese Bohrung mündet direkt in die Treibstoffleitung, und "verdünnt" bei geöffneter Einstellschraube das Gemisch.
In der Simulation sieht das Ganze dann so aus.
Bilder vom Bau
Zwischenschritt
Die Fertigung ist schon eine Zeitlang beendet. Die Zündung macht mir aber erhebliche Probleme. Daher möchte ich hier nur den aktuellen Stand zeigen. An der Zündung wird noch gearbeitet.
Fertigstellung
Nach einer sehr langen und intensiven Gehschule läuft DAMPFI09. Systematisch mussten die einzelnen Fehlerquellen beseitigt werden. Der lohn dafür ist ein funktionierender Zweitaktmotor,
der zwar keine Antriebsleistung abgibt, aber immerhin läuft.
Anpassungen, Zusammenfassung
Um den Motor zum Laufen zu bringen mussten einige Anpassungen und Verbesserungen durchgeführt werden:
- Die Zündung wurde mehrmals neu gebaut, bzw. neu entworfen. Details dazu siehe im Bereich ELEKTRONIK
- die ursprünglich geplante Reflexlichtschranke war zu empfindlich gegen Abstandsänderungen zum Schwungrad und wurde durch eine Gabellichtschranke ersetzt.
- Das Schwungrad wurde mittels Aufsteckring vergrößert um die Kompression durchführen zu können.
- Der Vergaser wurde vergrößert
- Die Zylinderbohrung wurde überarbeitet, da sie leicht konisch zulief und dadurch nicht richtig abdichtete.
- Der Kolben musste mehrmals neu gefertigt werden, bis schließlich die Passung stimmte. Als Kolbenmaterial wurde Grauguss verwendet.
- Bereitschaftsanzeige, Hauptschalter und Batterie wurden schließlich in den Sockel integriert.
Zusammenfassung
Nach sehr langer Bauzeit ist DAMPFI09 fertig. Der Motor läuft zugegebenermaßen noch sehr unrund, und scheint durchaus weibliche Züge zu besitzen (zickt immer wieder). Abgeschlossen ist das
Projekt erst, wenn es gelingt einen kontinuierlichen und wiederholbaren Lauf sicherzustellen.
Abschließend sei angemerkt, dass der Bau eines Verbrennungsmotors wesentlich höhere Anforderungen an die Passungstoleranzen gegenüber denen von Heißluftmotoren verlangt.