Verdichtung erhöhen, Block planen, Kolben abdrehen

Hallo Gemeinde,
Da der Motor wg. Kupplungsschaden schon wieder raus ist und ich die Verdichtung eh irgendwann anheben wollte, ist es jetzt soweit.
Es handelt sich um das 3F-Innenleben, was jetzt rein kommt. Die Verdichtung soll von 10:1 auf 12,7:1 hochgesetzt werden.
Eigendlich ein rein mathematisches Problem, aber irgendwo, an irgendeiner Stelle sitzt der Wurm drin.

Zur Erhöhung der Verdichtung des 1,3ers soll der Brennraum verkleinert werden.
Die Bohrung beträgt 75mm.
Der Hob beträgt 72mm.
Die bisher verwendete Zylinderkopfdichtung hat eine gepresste Stärke von 1,6mm.
Die Kolben haben einen Überstand von 0,9mm (über die Dichtfläche des Motorblocks).
Das Verdichtungsverhältnis des Motors beträgt serienmäßig 10:1.

Der Brennraum ist als Kegelstumpfförmige Kolbenmulde ausgelegt und reicht bis in den zylinderförmigen Zwischenraum von Kolbenoberkante bis zur planen Unterseite des Zylinderkopfes.
Die Tiefe der Kolbenmulde beträgt 16,5mm, der untere Durchmesser 43,4mm, der obere Durchmesser 56mm.
In den Rand des Kolbens zwischen Außenkante und oberem Durchmesser der Kolbenmulde sind Ventiltaschen eingefräst. Sie haben eine Tiefe von der Oberkante des Kolbenrandes auf den Boden der Ventiltaschen von 1,3mm und können für die weitere Betrachtung als Zylinderförmig berechnet werden.
Das Volumen der Ventiltaschen berechnet sich aus der Differenz der Volumina, berechnet aus einerseits Bohrung, Hub und Verdichtungsverhältnis und andererseits aus dem Kegelstumpf mit oberem und unteren Durchmesser und Tiefe der Kolbenmulde und zylinderförmigem Brennraum oberhalb des Kolbens.
Gefordert:
Der Abstand des Bodens der Ventiltaschen zur Dichtfläche des Zylinderkopfes muss am Ende gleich viel sein, wie jetzt.
Der Kolbenüberstand soll 0,0mm betragen.
Die neue Zylinderkopfdichtung hat eine gepresste Stärke von 0,4mm.
Das neue Verdichtungsverhältnis soll 12,7:1 betragen.
Gesucht:
Wie viel muss der Motorblock geplant werden und wie viel muss vom oberen Rand der Kolben abgedreht werden?
Wie tief kommen die neuen Ventiltaschen in den Kolben?


Bisheriger Abstand des Bodens der Ventiltaschen von der Dichtfläche des Zylinderkopfes:
1,6mm – 0,9mm + 1,3mm = 2,0mm

Neuer Abstand des Bodens der Ventiltaschen von der (neuen) Kolbenoberkante.
2,0mm – 0,4mm = 1,6mm von der (neuen) Kolbenoberkante

Brennraumgröße nach Bohrung, Hub und Verdichtungsverhältnis:

Hubraum = V = Pi * r² * h = Pi * (37,5mm)² * 72mm = 318,086cm³

Brennraum => (V + v) / v = 10 / 1 => V / v + 1 = 10 => v = V / 9 => v = 318,086cm³ / 9
Brennraum = 35,433cm³

Davon Brennraum im zylindrischen Bereich oberhalb des Kolbens:
V = Pi * r² * h => v(zylindrisch) = Pi * (37,5mm)² * (1,6mm – 0,9mm) = 3,093cm³

Resultierender Brennraum im Kolben zu v - v(zylindrisch) = 318,086cm³ - 3,093cm³ = 32,25 cm³

Brennraum im Kolben als Kegelstumpf: V(KS) = h * Pi / 3 * ( R² + Rr + r² )
V(KS) = 16,5mm * Pi / 3 * ( (28mm)² + (28mm*21,7mm) * (21,7mm)² )
VKS = 32,1815cm³
Brennraumvolumen in den Ventiltaschen = v - v(zylindrisch) - V(KS) = V(VT) = 0,06838¯ cm³

Neuer Brennraum im zylindrischen Bereich oberhalb des Kolbens:
v(zylindrisch)’ = Pi * (37,5mm)² * 0,4mm = 1,767cm³

neues Brennraumvolumen in den Ventiltaschen = V(VT) / V(VT)’ = 1,3mm / 1,6mm
V(VT)’ = 0,06838¯ cm³ * 1,6mm / 1,3mm = 0,08417cm³

Neuer Gesamtbrennraum: v’ = 318,086cm³ / 11,7 = 27,187cm³

Neuer Brennraum in der kegelstumpfförmigen Kolbenmulde:
V(KS)’ = 27,187cm³ - 1,767cm³ - 0,08417cm³ = 25,3357cm³

Neue Höhe der Kolbenmulde vom Boden der Kolbenmulde (mit dem Durchmesser von 43,4mm) bis zur Oberkante des Kolbens (neuer Durchmesser dort unbekannt):

Umweg über Volumen des aus dem Kegelstumpf sich ergebenden Vollkegels.
Höhe des Vollkegels:

tan(Alpha) = a / b = 16,5mm / (28mm-21,7mm) = 16,5mm / 6,3mm = tan(69,1° )

h(Vollkegel) = tan(Alpha) * b = tan(69,1° ) * 28mm = 73,3333mm

V(Vollkegel) = r² * Pi * h / 3 = (28mm)² * Pi * 73,3333mm / 3 = 60,2069cm³

V(Restkegel) = V(Vollkegel) - V(KS)’ = 60,2069cm³ - 25,3357cm³ = 34,8712cm³

h(Restkegel) = V(Restkegel) * 3 / r² / Pi = 34,8712cm³ * 3 / (21,7mm)² / Pi =70,716mm

h(ks)’ = h(Vollkegel) - h(Restkegel) = 73,3333mm – 70,716mm = 2,617mm ? Das kann so nicht sein

Kontrolle, zur Näherung Brennraum im Kolben als Zylinder berechnet:

V(Zylinder) mit h=2,617mm und r=21,7mm << 25,3357cm³ Wo ist der Fehler?

Gruß - Björn

Okay, Fehler gefunden. Tangensfunktion falsch angewendet.
Der Block wird um 1,95mm geplant, die Kolben 2,85mm abgedreht. Ergibt ein Brennraumvolumen im Kolben von 25,43cm³ und somit ein Gesamtbrennraumvolumen von 27,267cm³
Die Verdichtung liegt somit bei 12,67:1
Jetzt kann ich Block und Kolben endlich zum Bearbeiten abgeben...
So long - falls das mal jemand nachmachen will, ich sag´ Bescheid, wenn und wie er läuft.
Gruß - Björn

klingt gut berechnet aber hälst du es für eine so gute idee die kolben abzudrehen?
meine wegen stabilität
verdichtungerhöhung bringt doch nicht so viel
außerdem frage ichmich wiesoamkolben mehr weggenommen wird als amblock
wäre es nicht sinniger das ganze so zu berechnen das an beiden gleih viel weggenommen wird und dafür weniger
dann wäre auch mehr festes material erhalten

Du bist Irre. Hab zwar Mathe Leistungskurs gehabt, aber schon nach ner halben Minute geistig abgeschalten

Alex, ist bei mir 20 Jahre her und mir wirklich nicht leicht gefallen. Allerdings war mir auslitern zu ungenau. Und ich habe keine positiv auffälligen Noten in Mathe gehabt, hatte vor 7 Jahren auf der Technikerschule fast das Probesemester nicht geschafft wg. Mathe. Aber das hier ist ja auch Kinkerlitzchen
@keine ahnung: Verdichtung erhöhen erhöht den Wirkungsgrad des Motors und nachdem man "Normal bleifrei", für das der Motor mit 10:1 ausgelegt ist nicht mehr bekommt, habe ich zwar die Zündung weiter auf früh gestellt, aber das ist deswegen immer noch kein Motor, für den der oktanreiche Sprit nicht zu schade ist.
Mit der Stabilität wird es keine Probleme geben.
Die Kolben müssen deswegen mehr abgedreht werden, weil die Metallkopfdichtung verwendet werden wird und die nunmal gepresst dünner ist, als der Kolbenüberstand. Wie im Text vor der Berechnung erklärt.
Gruß - Björn

habs überlesen
naja würde mir immer noch sorgen um die stabilität machen fst 3mm vom kolbenboden nehmen ist ja nicht wenig
an meinem aee wird auch die verdichtung erhöht
aber auch nnur weils fürmich einfach ist nur bissle rechnen und dann den kopf planen da geteilter brennraum
hätte allerdings nnicht gedacht das es soviel ausmacht weils für mich eben nebensache ist ich konzentriee mich da mehr auf die kofbearbeitung
also die eigentliche
aber wenns wirklich was ausmacht würde ich gerne deinen erfahrungsbericht hören

Das ist im Grunde alles eine ganz einfache Rechnerei. Kompliziert ist es nur scheinbar deshalb weil der gesamte Verbrennungsraum etwas zerklüftet ist und es keine Formel für dessen Berechnung gibt. Also muss man sich den zerklüfteten Brennraum als Zusammensetzung vieler einzelner berechenbarer Teile sehen. Also Vollkegel, Zylinder usw. Das ist schon alles richtig so. So etwas selbst zu berechnen ist einfacher, als den Rechenweg eines anderen nachzuvollziehen, weil derjenige, der den Kram berechnet hat, ein Bild seines Brennraumes im Kopf hat, während wir, die das nachvollziehen müssen, erst noch dieses Bild im Kopf erzeugen müssen. Fehler wie falsch angewendeter Tangens kann sogar den Besten passieren.

Was ich aber viel schlimmer finde: Die Verdichtung von 12,67 kommt mir arg hoch vor. Und dann noch die Zündung noch weiter auf früh stellen? Hast du keine Angst, dass dein Motor durch häufiges Klopfen beschädigt wird? Zumal der Kolben durch das Abdrehen sicherlich nicht stabiler wird! Oder verwendest du besonders klopffesten Kraftstoff?

hat der 3f eig schon nen klopfsensor?

ich wäre mir nicht so sicher ob das hält

Okay, alles nacheinander. Der Kolben wird nicht am Kolbenboden abgedreht - der bleibt, wie er ist. Der Kolben des 3F ist ein Muldenbolben und oben am Rand, also nicht in der Mitte, wo die Mulde ist, werden 2,85mm abgedreht.

Karli, genau so verhält es sich - es ist sicher nicht einfach, sich vorzustellen, wie der Kolben aussieht, nur anhand meiner Beschreibung. Die Verdichtung SOLL jetzt so kommen, die Zündung IST derzeit, d.h. bis zum Ausbau weiter auf früh gestellt gewesen. Das ist natürlich neu einzustellen.
Und: Der Block wird zwar mit dem 3F Innenleben zusammengebaut, ist aber sogar nur ein AAU (45PS) gewesen und hat keinen Montagepunkt für einen Klopfsensor. Die kommt allerdings beim Block planen mit ran., der Sensor liegt hier schon. Die Zündung wird dann von einem frei programmierbaren Steuergerät, das ich noch von früher hier rumzuliegen habe, übernommen und der Klopfsensor ist als Geber dort anschließbar.

ich weiß wie ein 3f kolben aussieht und der rand ist meines wissens nach mit kolbenboden
ich weiß allerdings nicht wie stark die wandung dort ist
wie willst du den klopfsensor denn fahren?
fährst du mit freiprogrammierbarem steuergerät oder wie löst du das?

will dich nicht kritisieren´, aber ich kann mir nicht vorstellen das die ganze sache haltbar ist

Ja, Zündung regelt ein frei programmierbares Steuergerät. Was die Haltbarkeit dazu sagt, wird die Praxis zeigen. Ich bin nicht der erste, der Kolben abdreht.
Jetzt muss es aber erstmal alles gemacht werden, zusammen- und eingebaut werden.
Mich beschäftigt eher die wahl des richtigen Wärmewertes der Zündkerzen und die durch fast 2mm weniger Blockhöhe veränderten Steuerzeiten. Habe grade gelesen, das Nockenwellenrad hat 132mm Durchmesser. Das wäre bei den Steuerzeiten dann 1,69° mehr auf Spät. Das verlagert die Leistung in höhere Drehzahlen (bitte nicht mit Zündungseinstellung verwechseln).

Ach sooo! Jetzt verstehe ich auch, was du mit der ganzen Aktion bezwecken willst: Die Ventilsteuerzeiten ändern. Das macht Sinn. Obwohl 1,7° nicht die Welt ist.

Verwendest du als Steuergerät eine Megasquirt oder ein Derivat davon?

noch mehr nach oben verlagern beim 3f
ich für meinen teil würde eindach auf 6n motor gehen egal welchen geschmack man hat sindsda bessere dabei
drehmomentstarke von unten raus drehorgeln einfach alles außerdem ist verdichtung erhöhen viel einfacher

Nein, diese Aktion dient nicht der Änderung der Steuerzeiten, da hätte ich einfach ein verstellbares Nockenwellenrad nehmen können.
Die Aktion dient einzig der Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses.
Möglicherweise wird das verstellbare Nockenwellenrad zwar dennoch nötig, aber das sehe ich dann schon.
Nein, die Megasquirt kommt nicht rein. Die frei programmierbare Zünd- und Einspritzanlage liegt hier noch von früher rum, hatte ich mir ´98 gekauft, ich glaube, da gab es noch keine Megasquirt. Seit 10 Jahren allerdings liegt sie in ner Kiste.
Hat noch jemand die Teilenummern der Crimpstecker? Die Steckergehäuse besorge ich mir vom Schrott.
Seit heute ist der Block und die Kolben zum Bearbeiten; erstmal jd. vermessen, ob noch alles in Toleranz ist.
Ein anderer Block, joa, gute Idee, hatte ich letztes Jahr auch. Hatte mir nen AEA besorgt, das bin ich damals (´98) auch im 86C gefahren. Allerdings bin ich an den AEA vom Golf geraten und somit passte das Getriebe nicht ran - ärgerlich.
Mir ist noch in Erinnerung, dass es starre Tassenstößel eines französischen oder italienischen Herstellers gab, die anstatt der Hydros einsetzbar seien. Allerdings hatte ich bei der Forensuche keinen Erfolg. Die starren VW-Tassen taugen ja recht wenig, da die Plättchen rausfallen können. Fällt da jmd. spontan zu was ein?

Zitat:

Die Aktion dient einzig der Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses.

@ karli er macht einen 3f
das ist ein 1,3 liter 75ps aus nem 86c
und das abplanen hätte nichts zur folge außer planheit
denn die 86c haben heronen motoren heißt der kopf ist komplett plan
der brennraum befindet sich komplett im kolben

deswegen schlug ich ja 6n motoren vor


Zitat:

Die starren VW-Tassen taugen ja recht wenig, da die Plättchen rausfallen können. Fällt da jmd. spontan zu was ein?

Ahhhh!

Ich habe meine Kolben 1,6mm auf der CNC abgefräst sowie die Ventieltaschen in der Tiefe nachgefräst alle Kanten verundet (1mm Radius) dann erleichtert und gewogen auf 0,2gramm angeglichen. Dann habe mein Block 1,7 mm abfräsen lassen und den Kopf 15 Zehntel Plannen lassen. Kolbenüberstand ist also Serie bei mir 0,8. Ich bin nach meiner Rechnung bei einen Verdichtungsverhältniss von ca. 12:1 gelandet was meiner Meinung nach fürn 3f Ok ist weil er keinen Klopfsensor hat. Mit den Anderen Umbauten wie Kopfbearbeitug 272 Nocke,Nz Drossel mit Potie ,Großen Lmm Golf 1, einstellbaren Benzindruckregler, Chip verstellbares Nockenwellenrad leichter Schwung leichtere Pleuls gewuchteter Kurbeltrieb läuft er echt gut.

Wie "dick" waren denn die Kolben davor bzw. sind sie jetzt mit 1,6mm weniger ?
Wird der jetzt durch die leichteren Kolben zur Drehzahlsau ?

also wenn ich immer höre was die für ein geld in ihre 86c motoren stecken für sachen die es bei 6n motoren sau billig gibt
das fängt an mit auf 1,3 liter aufgebohrte aau um nen 1,3er kurzhub zu haben den es beim 6n so gibt (adx)
ach ich sag nix mehr
wenn die ganze sache was bringt ist ja echt klasse und toll aber der unnötige finanzielle aufwand wäre es nicht wert

Zitat:

wenn die ganze sache was bringt ist ja echt klasse und toll aber der unnötige finanzielle aufwand wäre es nicht wert

ja aber da kann man auch nen adx tunen das ist ein 1,3er 54ps aus dem 6n
ist dann auch sehr erstaunlich
hat den vorteil man kann einfach nen 16v kopf draufpacken oder nen 1,6er kopf (große kanäle)
man kann die verdichtung erhöhen mit nur kopf planen

@Karli: Dünnere Kopfdichtung geht nicht. Die serienmäßige hat 1,6mm gepresste Dicke, der Kolbenüberstand beträgt 0,9mm und die Metallkopfdichtung hat gepresst eine Stärke von nur 0,4mm. Da würde der Kolben versuchen, sich einen halben Millimeter in den Kopf zu rammen

@ritchy: Hast Du da eine dickere Kopfdichtung weiterhin verwendet, oder wie kommt es zu so viel weniger Abtrag beim Kolben? Oder gestattest Du noch Kolbenüberstand in die Dichtung hinein?

@[MSRS

Zitat:

@keine ahnung: Aufbohren? Bohrung und Kolben werden vor dem Bearbeiten erstmal ausgemessen, ob noch alles okay ist und wenn ja, wird nur sauber gemacht. Um aus dem AAU mit 1,05l Hubraum einen 1,3er zu machen wird lediglich die Kurbelwelle von 59mm Hub gegen eine mit 72mm Hub getauscht. Und natürlich die kürzeren 3f-Kolben, da die vom AAU höher sind.

Meine Kofdichtung ist Serie also geht der Kolben ca 7-8 Zehntel in die Dichtung das Heißt ca 8-9 Zehntel Sicherheitsabstand vorm Kopfsalat. Drezahlbegrenzer bei 7500 Gruß

Ach Ja wegen der Kolbenbodendicke du Drehst oder Fräst ja nur den Rand ab und nicht den eigentlichen Boden (Brennraum) sonst hättest ja keine Verdichtungserhöhung. Wenn Du unsicher bist Schneid doch einfach einen Alten auf und vermesse in dann wirst du sehen das er viel Fleisch hat Gruß

Super Dämpfer hat´s heute gegeben.
Die Kolben haben zu viel Spiel. In sofern und da ich langsam in Zeitnot gerate, in 10 Tagen muss er wieder fahren, kann ich nur dafür sorgen, dass ich nicht für die Kurbelwelle nochmal alles zerlegen muss. Nur Kolben oben rausziehen ist deutlich schneller gemacht.
Hmpf!
Morgen baue ich erstmal nur wieder zusammen, mit den 1,3er-Kolben und der 72er Kurbelwelle. Nicht grade, was ich mir vorgestellt habe.
Sorry, dass ich so viel Trara gemacht hab und letztlich ist der Block nur 3/10tel sauber geplant worden.
Aber aufgeschoben ist nicht aufgehoben!
...dauert nur noch nen bissl...
Die Rechnerei allerdings halte ich für verlässlich, falls mal jemand anders das vorhat. Dann braucht dergenige sich wenigstens nicht nochmal mit der Rechnerei abquälen.
Die Vorarbeiten, wie Flansch für den Klopfsensor sind dennoch gemacht und ich kann in Ruhe die Spritze raufbauen. Mich ärgert halt nur, dass es nicht gleich komplett gemacht werden kann. Nochmal Kopf runter und Ölwanne ab.
Gruß - Björn

Bitte, das kann doch nicht möglich sein!
Die Kurbelwelle geht nicht in die Hauptlager rein.
Die AAU Kurbelwelle hat Hauptlagerzapfen von 53,75mm, die 3F Zapfen vom Hauptlager haben 54,00mm Durchmesser.
Ich bin mir sehr sicher, dass den AAU-Motor vor mir noch keiner in den Fingern hatte.
Kann das sein? Ich dachte, VW hat allen EA111-Motoren im 86C gleiche Hauptlager spendiert. Hiesse ja, der AAU hätte bereits das erste Übermaß ab Werk gehabt.
Nebenbei sieht die AAU-KW im Vergleich zur 3F-KW schon recht mitgenommen aus.
Also komme ich frühestens ab Dienstag dazu, den Block zusammen zu bauen.

mom mal was baust dir da?
ich dachte du baust nen einfachen 3f auf?

Das ist korrekt. Und gestern wollte ich den Block zusammensetzen. Doch die Kurbelwelle ging nicht in die vorhandenen Hauptlager rein. Pleuellager habe ich natürlich Neue geholt, aber Hauptlager braucht man prinzipbedingt bei solch einer Aktion nicht welchseln. Nu muss ich doch noch neue nicht-Übermaß-Hauptlager holen. Der Datumsstempel auf den Übermaß Hauptlagern ist 10/94. War also doch mal am Anfang des Autolebens was passiert.

Dort, wo ich den Block habe planen lassen, wird auch ein Motorsportteam betreut. Der Chef meinte dann, das es heute kaum teurer sein würde, Kolben nach eigenen Angaben fertigen zu lassen und hat mir nen Kontakt gegeben.
Daher reichen dann auch die 3/10tel, die der Block jetzt geplant ist für meine Wunsch Verdichtung. Bis dahin tun es die Serienkolben noch.