JAWA-Zylinderköpfe             (Jawa-Cylinder-Head)

Tuningarbeiten bei Bahnmotoren konzentrieren sich zu 80 Prozent auf den Zylinderkopf. Möglichkeiten zur Leistungssteigerung  gibt es hier reichlich. So kann die optimale Gestaltung von Brennraum,Ventil- querschnitt, Ventilöffnungswinkel, Ansaugkanal, Steuerzeiten usw. durch den Tuner, durchaus zu einer 20- prozentigen Leistungssteigerung führen
Der Brennraum 
Der ideale Brennraum wäre kugelförmig, mit genau in der Mitte befindlicher Zündkerze ,von wo aus sich die Flammenfront gleichmäßig nach allen Seiten ausbreiten kann. Leider ist diese Bauform bei modernen Mehrventilmotoren, wegen der für den Ventilsitz benötigten geraden Auflagefläche, nicht immer möglich. Daher werden heute hauptsächlich sogenannte “Quetschköpfe”verwendet. Hier quetscht der Kolben, am Ende des Verdichtungstakts, die Gase vom äußeren Rand des Kolbens, in den in der Mitte des Zylinderkopfes liegenden Brennraum. Dadurch kommt es zu einer starken Verwirbelung der Gase, wodurch die anschließende Verbrennung  stark beschleunigt wird.
Bitte Lesen Sie auch die Glosse über Brennräume, von Erwin Metzger, am Ende dieser Seite!

897sauber

JAWA-897 -Standard- Zylinderkopf mit eingebauter Nockenwelle und  Rollenkipphebeln                  Fotos: E.M.

897brennraum

Der Brennraum des JAWA- 897  links, die grösseren Einlaßventile und rechts die etwas kleineren Auslassventile


Jawa897-36

Hier gut zu erkennen,die Kipphebel- llagerung aus Bronzebuchsen. Die Bohrung in der Mitte dient zur Ölversorgung.                           Fotos:E.Metzger

Jawa897-37

Der Gleiche Kopf mit montierter Nockenwellen- und Kipphebelbrücke. Die Nockenwelle ist nadelgelagert.


   Nockenwellenlager

JawanocklagerIn diesen Buchsen, in denen soge- nannte Nadellager eingesetzt sind ,ist die Nockenwelle gelagert. Nadel- lager sind nicht nur raumsparend sondern erlauben sehr hohe Dreh- zahlen weil sie sich unter Last exakt abwälzen und Gleitreibung vermeiden. Nach der Lastzone verlieren die Nadeln zum Teil ihre normale Eigen- drehung und laufen wie eine schwim- mende Büchse um, weshalb eine stets gute Ölversorgung der Lager vonnöten ist. Die Ölversorgung der Nadeln erfolgt durch die, in der Mitte der Buchse, umlaufende Rille, die mit dem Ölkreislauf verbunden ist. Auf dem Foto links, das in den Jawa-Typen 896, 897 und zum Teil sogar noch in den 898er Motoren eingebaute Nadellager bei denen die Nadeln in einen geschlossenen 'Vollstahl-Käfig' laufen, und rechts das neuere Lager mit Metallblech-Käfig und offen liegenden Nadeln bei welchem die Nadeln besser mit Öl umspült werden und dadurch die Reibung noch geringer ist.

<<zurück


  884/885 Zylinderkopf

jawa884-5org

JAWA-884-5 Standard Zylinderkopf, wobei -5 die Baureihe bezeichnet. Es handelt sich hier also um den Zylinderkopf eines Speedway-Motors.   Fotos:E.Meztger

Jawakopf4

Die Ventilsitze für den Auslaß sind hier, vom Tuner, geringfügig tiefer gesetzt worden. Die Brennräume für den Speedway- Zylinderkopf sind “Trapezförmig” gestaltet.        


JawaOWkopfBei diesen Zylinderkopf  handelt es sich um einen Langbahnmotor nach Tuning durch OW, was auch an den sehr tief in den Brennraum eingearbeiteten Ventilen zu erkennen ist. Die Ventile würden sonst, bei den auf der Langbahn anhaltend hohen Drehzahlen, den Kolben zu nahe kommen. Außerdem wird der Spülungsverlust geringer und dadurch die Leistung verbessert. Die Ventilsitze für den Ein- und den Auslass sind hier aus Rotguß, während original nur die Auslassventilsitze aus Rotguss sind. Die Einlaß- kanäle sind ca. 2,0 bis 2,5 mm größer als beim Speedwaymotor Typ 884(26 bis 28 mm). Auch die Auslassventile sind hier mit 29 mm, um einen Millimeter größer als beim Standard  (28mm)


Brennraum Jawa 00/01

Jawabrennraum01-1

Bei diesen Jawa-Brennraum von 2001 sitzt die Zündkerze sehr tief im Brennraum und auch an den Flanken hat man zwecks Quetschkante das Material stehen lassen.                   

Jawakolben01-1

Zu dem links abgebildeten Brennraum gehört dieser spezielle Kolben, bei dem besonders die tiefen Ventiltaschen ins Auge fallen          


Verbrennungsverlauf

Nachdem die Zündkerze das hochverdichtete Methanol-Luftgemisch entzündet hat, breitet sich die Flammenfront ziemlich gleichmäßig nach allen Seiten aus. Sie erreicht dabei eine Geschwindigkeit von bis zu 30 m pro Sekunde. Die Verbrennungsgeschwindigkeit ist nicht nur von der idealen Gemischzu- sammensetzung abhängig, sondern besonders von der Gestaltung des Brennraums und der Kanäle.  Die Verbrennungsgeschwindigkeit sowie der Druck und die Temperatur steigen zunächst stark an um dann, wenn der Kolben den Brennraum vergrößert, rasch wieder abzufallen. Wichtig ist in diesen Zusammenhang, das der Druckanstieg durch die Verbrennung nicht über 3 bar pro Grad Kurbelwinkel ansteigt, weil sonst der Motor zu hart und rauh läuft. Glühzündungen treten bei Alkoholmotoren wegen der hohen Klopffestigkeit von Methanol (160 ROZ) eigentlich selten auf.
Jawa898-13An den Ablagerungen im Brennraum kann der Fachmann auf die Güte der Verbrennung schließen. Das Brennbild das die Ablagerungen bei diesen 898er Zylinderkopf, nach ca.8 Rennen, gezeichnet haben ist als Ideal zu bezeichnen und zeugt von bester Verbrennung durch optimale Gestaltung von Brennraum und Kanälen. Eines der wichtigsten Merkmale ist hierbei die sogenannte “Gabelung” zwischen den Ventilen. Helle Stellen zeugen von “Spülung” und schwarze von Verbrennung. Die Kanäle und der Brennraum bei diesem Zylinderkopf wurden von Fritz Dorer (Ex Riss und Dryml Mechaniker) gestaltet.

<< zurück


Jawa898-11Ein 898 Zylinderkopf mit schön geschliffenen und polierten Kipphebeln, wie es heute nur noch sel- ten gemacht wird, da der Vorteil einer solchen Filigranarbeit doch sehr gering ist. Die Blaumarkierten Ventilfedern sind von BZ. Ein solch polierter Kipphebel hat allerdings den Vorteil, das das Öl besser abtropft und das Gewicht der beweglichen Masse reduziert wird. Den gleichen Zweck erfüllt auch die rote Beschichtung wie sie bei den Bildern weiter oben zu sehen ist.


Bahnsporttechnik-link

Sondermetall-Nymonic

Jawamuttern-1

Nymonic Mutter M10X1 mit der Schlüsselweite 11mm. Die Aufgepreßte Scheibe ist drehbar gelagert, so das beim festziehen keinerlei Beschädigung am Material entsteht.    

Das Sondermetall Nymonic ist eine Nickel - Chrom-Legierung die wegen ihrer hohen Festigkeit und ihrer Temperatur- beständigkeit von bis zu 815°C hauptsächlich bei Düsentrieb- werken in der Luftfahrt Verwendung findet. Bei einem Nickelgehalt  von 76% und einem Chromanteil von ca. 20% wird die sehr harte Legierung  auch bei Rennmotoren verwendet. So werden z.B. die Ventile der JAWA-Motoren aus Nimonic gefertigt. Das Material ist sehr zäh, dehnungsneutral, antimagnetisch und über einen weiten Bereich weitgehend flammfest und härtbar. Es hat jedoch nicht so gute Lagereigenschaften wie herkömmliche Ventil-Legierungen.


Muttern-1Vergleich einer herkömmlichen Mutter mit einer Nimonic-Mutter. Da gerade bei beweglichen Teilen jedes Gramm Gewicht Leistung kostet, verwendet der Tuner hier sogar für die Kontermutter der Ventil Einstelschraube eine spezielle   Wolfram- Molybdän Legierung, die nur 0,6 Gramm wiegt. Also genausoviel wie ein eventuell anhaftender Öltropfen.


Glosse von Erwin Metzger zum Thema: ”Brennräume bei 4-Ventil- Bahnmotoren”

Brennräume bei: 4 Ventil Bahnmotoren                                                                         von  Erwin Metzger   erwinmethaun@web.de

Es ist immer noch der „Grundsatz“ von Heron gültig, daß ein Brennraum glatt und rund sein soll,
„Kugelig“!

Viele Konstrukteure haben sich fast perfekt an diese Theorie angelehnt, so z.B. Rudge aus England, besonders mit dem „Radial“ – Rudge, und Ludwig Apfelbeck mit seinem Radial-Kreuzspülungs Kopf, ja sogar das LKW  mk – und  m - Diesel-Verfahren von MAN*.

Neuzeitliche Konstrukteure und Tuner denken da etwas anders, und deshalb !

Volle Gültigkeit hat das nur noch bei einem 2Ventil Kopf, denn beim 4Ventiler wird die  Spülung etwas anders, nicht Kreis-wirbelnd wie bei einem 2Vent. , sondern es ist fast eine Mischung zwischen Rollen und „gegenläufig“ Drehen (wirbeln) der einströmenden  (verbrennenden) und ausströmenden Gase , „Spülung“ wird der Vorgang auch genannt dessen Teil auch die Verbrennung ist!  Neuzeitliche Motoren halten aber die Brennräume flacher und nur mit einer leichten Kugel-Dach-Form, denn man setzt mehr auf Drehzahl und „Magerlauf“.

Auch fertigungstechnisch sind die neuen Brennräume von JAWA und GM „einfach“ gehalten! Die Herren aus Divisov haben etwas nach der Technischen-Uni von Pressburg geschielt, denn dort wurden , für einen Slowakei-Partner eines namhaften steyrischen Dieselpatenters ,  Strömungs- und Verbrennungs- Versuche gemacht für den Kopf eines Turbo – Diesel  für Deutschland.

„Ja aber der Bahn-Eintopf ,  ist halt kein Turbo, sondern ein „Sauger“, deshalb muß man einen guten Kompromiß finden!“

Mit so einem technisch flach gehaltenen Brennraum ist auch problemlos „hoch“ zu verdichten, denn die Kolbenform ist in solchem Fall dem Brennraum einfacher anzupassen und der Kolben ist so auch einfacher „leicht“ zu halten!

Um so kugeliger der Brennraum ist um so mehr „Frischgas“ kann in den „Verbrennungsraum“ eingebracht werden ;  solche Motoren laufen dann aber nicht so „mager“ und sind bei weniger Drehzahl etwas stärker!

Die Ideale Größe eines Brennraumes bei einem Bahnmotor ist etwa 34 ccm und ergibt bei 500ccm Hubraum ein Verdichtungsverhältnis  von 15,7:1 .

Es ist ein Spiel mit Nockenwellen und Steuerzeiten, mit „Millisekunden“ , ja sogar  - Mikro-Sekunden - ,  des „Brennvorgangs“.

Für gutes Einströmen sind alle Hemmnisse und „Schwellen“ zu bereinigen, ohne die „Quetsch- kanten“ zu entfernen!

Beim Auslaß-System ist es ein „bissl“ anders, wenn man da eine ganz leichte Schwelle (Ca 0,5mm) zur „Auslass-Quetschkante“ macht, wird der Nutzungsgrad der Verbrennung verbessert und das Gas nicht so „unverbrannt“ durchgespült! Es gibt auch noch andere Methoden um verbranntes Gas „optimal“ zu entlassen, und kein Frischgas durch zu schleusen.

„Fließendes Stakkato“ ist der Wunderbegriff, der nicht alleine vom Brennraum abhängt, sondern noch von Nockenwellen und Ventil - Federn!

Auch die Ventile, besonders die des „Auslaß“, sind bei einem leistungsstarken (Langbahn) Motor bündig „in“ das Dach des Kopfes zu setzen; sie müssen also (geschlossen) ganz von der Brennraum-Oberfläche verschwinden.

Das Auslaßventil ist bedingt durch den „Steuerzyklus“ besonders von „Kontakt“ mit dem Kolben gefährdet, da es dem Kolben –entgegen- arbeitet (anders beim Einlass-Ventil), und wenn das Ventil so weit „im“ Brennraum hängt, wird das brennende Gemisch zu früh „entlassen“!

Dies zu moderner Brennraum-Gestaltung von 4 Ventil Bahnmotoren.

* Das  mk  +  m – Dieselverfahren® ,  ist das Patent  einer direkten Einspritzung und wurde von MAN für Nutzfahrzeugmotoren eingesetzt ,  dabei wird in eine Kugelartige „Wirbelkammer“ im  Kopf  bzw. im  Kolben  eingespritzt . *

 

No exclusive; Veränderungsrechte by © Erwin Metzger im www.amc-haunstetten.de; withaut guarantee, erwinmethaun@web.de

Dezember 2002 / Feb. 2003

 


Bahnsporttechnik-link

<< zurück