Das gequälte Leben eines Kolbens

Ein Kolben komprimiert das Kraftstoff / Luft-Gemisch, das dann von der Zündkerze gezündet wird. Die folgende Explosion drückt den Kolben heftig nach unten, wodurch sich die Kurbel dreht. Die Drehbewegung geht über die Kurbel zur Kupplung, zum Getriebe, zum Kettenrad und zum Hinterrad. Das Endergebnis, dass der Kolben durch die Expansion brennender Gase nach unten gedrückt wird, ist eine Vorwärtsbewegung. Dann wird es, wie zu erwarten, durch die Kreisbewegung der Kurbel nach oben zurückgeschoben, wo es von einer weiteren Explosion begrüßt wird.

SIND ALLE KOLBEN GUSS?

Nein, aber Gießen ist der einfachste und billigste Weg, einen Kolben herzustellen. Um einen gegossenen Kolben zu bilden, wird eine proprietäre Mischung aus geschmolzener Aluminiumlegierung in eine Form gegossen. Sobald es abgekühlt ist, springt ein größtenteils intakter Kolben aus der Form. Die letzten Schritte umfassen die Bearbeitung des Handgelenkstiftturms und des Ringstegs.

WAS SIND DIE PROS VON CAST PISTONS?

Gusskolben sind kostengünstig herzustellen. Darüber hinaus ist es einfacher, die Legierungszusammensetzung des flüssigen Aluminiums, das in das Gussteil gegossen wird, abzustimmen. Silikon ist einer der Hauptbestandteile. Während zu viel Silikon den Kolben zu steif macht, führt genau die richtige Menge zu einem Kolben, der unter extremen Bedingungen seine exakte Form beibehält.

Was ist der Nachteil von Gusskolben?

Wenn die Legierungsmischung nicht genau passt, kann das Material hart und spröde werden. Wenn es einen Problembereich, einen Hot Spot, einen teilweisen Anfall oder zu viel Spiel gibt, ist es viel wahrscheinlicher, dass ein gegossener Kolben reißt und explodiert.

WAS IST EIN GESCHMIEDETER KOLBEN?

Im Gegensatz zu einem gegossenen Kolben, der als geschmolzenes Aluminium beginnt, wird ein geschmiedeter Kolben geformt, indem eine Aluminiumplatte unter großem Druck zwischen männliche und weibliche Kolbenformen geschlagen wird. Der Kolben ist buchstäblich in Form gehämmert.

Was sind die Vorteile des Schmiedens?

Der hohe Druck richtet die Moleküle aus, was zu einem dichteren Endprodukt führt. Ein geschmiedeter Kolben leitet die Wärme besser ab und hält höheren Betriebstemperaturen stand als ein gegossener Kolben. Geschmiedetes Aluminium verbiegt sich und gibt unter extremen Bedingungen nach, die dazu führen würden, dass ein gegossener Kolben reißt und versagt. Viertakte werden in der Regel mit geschmiedeten Kolben geliefert. Wenn alle Dinge gleich sind, hat ein geschmiedeter Kolben die doppelte Lebensdauer eines gegossenen Kolbens.

Was ist der Nachteil geschmiedeter Kolben?

Das dichtere, gedehnte und gespannte Make-up eines geschmiedeten Kolbens erreicht nicht so schnell Betriebstemperatur wie ein gegossener Kolben. Geschmiedete Kolben greifen daher eher kalt an. Motoren können mit mehr Kolbenspiel eingerichtet werden, um dies zu verringern. Mit mehr Spiel läuft ein geschmiedeter Kolben jedoch lauter als ein identischer Motor mit einem eng anliegenden Gusskolben. Der Schmiedevorgang ist arbeitsintensiver (für die Fertigstellung ist mehr Bearbeitung erforderlich). Schmiedekolben kosten daher typischerweise mehr.

WAS IST EIN HALBGESCHMIEDETER KOLBEN?

Viele Werksradkolben sind halbgeschmiedet (auch als quetschgeschmiedet, heißgeschmiedet oder druckgeschmiedet bekannt). Das Halbschmieden ist ein Prozess, bei dem das geschmolzene Aluminium in einer unter Druck stehenden Umgebung gegossen wird. Die Kombination einiger Aspekte des Gießens mit dem hohen Schmiededruck ergibt einen Kolben, der das Gewicht, den Silikongehalt und die kontrollierte Kolbenquellung eines gegossenen Kolbens mit der Festigkeit eines geschmiedeten Teils aufweisen kann. Einige OEM-Viertaktkolben sind halbgeschmiedet. Ein weiteres Plus eines halbgeschmiedeten Kolbens besteht darin, dass weniger Bearbeitung erforderlich ist als bei einem geschmiedeten Kolben.

GIBT ES BILLET-KOLBEN?

Ja. Wenn Rennteams potenzielle Kolbendesigns testen, möchten sie häufig nicht die Einrichtungsgebühr von 10,000 bis 15,000 US-Dollar ausgeben, um eine Handvoll einmaliger geschmiedeter Testkolben herzustellen. Also bearbeiten sie einen Kolben aus einem massiven Block aus Billet-Aluminium. Dank moderner fünfachsiger CNC-Maschinen können diese Knüppelkolben nach kundenspezifischen Spezifikationen, Stärken und Konstruktionen gebaut und gefahren werden. Billet-Kolben kosten jeweils etwa 500 US-Dollar, sind aber für ein Rennteam sinnvoll. Niemand verkauft Knüppelkolben, obwohl die Technologie erst ein paar Jahre alt ist, werden sie möglicherweise in Zukunft von einigen Unternehmen verkauft.

IST DAS KOLBENGEWICHT WICHTIG?

Ja, weil wir über die Hin- und Herbewegung der Masse sprechen. Ein Kolben bewegt sich 200 Mal pro Sekunde auf und ab. Selbst ein kleiner Gewichtsunterschied ist sowohl auf der Strecke als auch auf dem Prüfstand erkennbar. Ein leichter Kolben hat eine bessere Gasannahme und mehr Schnappschuss.

SIND GESCHMIEDETE KOLBEN SCHWER?

Ein gegossener Kolben ist in der Regel leichter, weil er weniger dicht ist. Die heutigen geschmiedeten Kolben können jedoch so hergestellt werden, dass sie dem Gewicht eines gegossenen Kolbens entsprechen, indem ihre größere Festigkeit ausgenutzt wird. Ein gutes Schmieden ist so stark, dass mehr Material aus dem Kolben entnommen werden kann. Wiseco, Vertex, JE, CP, Cosworth und andere schmieden ihre Viertaktkolben mit dünneren Röcken und bearbeiteten Handgelenkstifttürmen.

Kann ein Kolben zu hell sein?

Ja. Ein leichterer Kolben kann das Drehmoment und die Spitzenleistung verringern. Mitch Payton von Pro Circuit beschreibt es folgendermaßen: „Treten Sie einen Fußball und es wird wirklich weit gehen; Tritt einen Ballon und schau, wie weit es geht! “ In den meisten Fällen ist ein leichter Kolben besser, aber jeder Motor hat seine optimale Hubmasse.

WARUM SIND KOLBEN AUF DEN SEITEN KÜRZER?

Du hast es rückwärts. In Wahrheit sind sie vorne und hinten länger. Wenn ein Kolben am Ende der Pleuelstange auf und ab schwingt, werden die Lasten aus sehr harten Winkeln in den Kolben eingespeist. Wenn der Kolben auf und ab geht, möchte er von vorne nach hinten hin und her schaukeln. Der Kolben muss verlängerte vordere und hintere Schürzen haben, um diesem Schaukeln zu widerstehen.

IST ES WAHR, DASS KOLBEN NICHT RUND SIND?

Sie sind nicht einmal in der Nähe von rund. Die Kolben sind von vorne nach hinten eiförmig. Diese Eiform wird in Kolbensprache als „Nocken“ bezeichnet. Das Nocken ist schwer zu messen, da die Seiten der Röcke nicht vorhanden sind. Wenn Sie jedoch das Nocken messen könnten, würden Sie feststellen, dass viele Kolben bis zu 0.010 Zoll unrund sind. Camming hilft, Schaukeln zu widerstehen. Die verlängerten vorderen und hinteren Röcke sind nicht die einzigen Dinge, die der auf den Kolben ausgeübten Kipplast widerstehen.

WARUM KÖNNEN SIE EINEN KOLBEN NICHT UPSIDE DOWN SETZEN?

Wenn Sie einen Kolben auf den Kopf stellen und versuchen würden, ihn von oben in die Zylinderbohrung fallen zu lassen, würde er nicht passen. Wie kann das sein? Die Seiten eines Kolbens sind nicht gerade von oben nach unten. Die Kolben verjüngen sich von der Oberseite des Kolbens zur Unterseite der Schürze. Die lockerere Passform oben verhindert, dass die Kronenflanke in einem Zweitaktanschluss hängen bleibt, übt mehr Druck auf den Ring aus und gibt ihm den Raum, den er für seine Arbeit benötigt.

Ist ein flacher oder gewölbter Kolben besser für meine zwei Schläge?

In der Blütezeit der 125er-Zweitakte verwendeten die meisten Flachkolben. Heute, da nur KTM und Yamaha 125er herstellen, hat jeder 125er einen Flachkolben. Warum? Die Vorteile sind ein geringeres Kolbengewicht und eine Zündkerze, die sich für eine effektivere Verbrennung näher an den Seiten des Zylinders entzündet. Die Theorie ist jedoch, dass ein gewölbter Kolben den Aufprall der Zündung für eine leichter zu fahrende Kraftübertragung verteilt, während die flache Oberseite einen stärkeren Schub über die gesamte Oberseite des Kolbens konzentriert. Ein Flachkolben sollte einen heftigeren Schlag erzeugen.

Alle modernen 250er-Zweitakte sind mit gewölbten Kolben (KTM 250SX und Yamaha YZ250) ausgestattet, obwohl es in der Vergangenheit 250-flache Kolben gab. In der Regel haben die meisten 250er gewölbte Kolben und 125er Flachkolben (obwohl der Kawasaki KX125 gewölbt war).

EIN RING ODER ZWEI AUF MEINEM ZWEI SCHLAG KOLBEN?

Zweitaktmotoren sind entweder mit einem oder zwei Kompressionsringen ausgestattet. Ein Ring hat weniger Luftwiderstand, dreht besser und ermöglicht die Herstellung eines leichteren Kolbens. Der Nachteil ist, dass ein Ring nicht so langlebig wie zwei Ringe sein kann. Das heißt jedoch nicht, dass ein Ring nicht so gut abdichten oder so viel Kompression und Anlasskraft wie zwei Ringe halten kann. es dauert nur mehr Schläge und nutzt sich schneller ab.

Alle 125er sind mit Einringkolben ausgestattet. Alle 250er werden mit zwei Ringen geliefert. Früher lief jedes Rennteam in jedem seiner Werke mit zwei Takten Einzelringkolben und statt der Standard-0.08-mm-Ringe dünne 1.0-mm-Ringe. Die Werksteams machten sich keine Sorgen um die Haltbarkeit. Sie wechselten die Kolben, bevor sie sich abnutzen konnten.

Was ist die Beschichtung eines Kolbens?

Es gibt verschiedene Arten von Kolbenbeschichtungen, aber diejenige, mit der die meisten Menschen vertraut sind, wird als "Einlaufbeschichtung" bezeichnet. Diese teflonartige Beschichtung bedeckt den Randbereich des Kolbens, um die Reibung zu verringern und die Einlaufzeit zu verkürzen. Es wird normalerweise nach einem Rennen abgenutzt.

Können Kolben hartanodisiert werden?

Ja. Es gibt Beschichtungen für die Kolbenkuppeln, die eine zusätzliche Barriere für die Wärmeableitung bilden und angesammelten verbrannten Kohlenstoff reduzieren. Zusätzlich können der Ringsteg und der Stiftbereich hart eloxiert werden, um zu verhindern, dass die Hartmetallringe in das weichere Aluminium eindringen. Kolbenschürzen können nicht hart eloxiert werden. Die vielversprechendste Hartbeschichtung ist eine DLC (diamantähnliche Beschichtung) am Handgelenkstift. Der Handgelenkstift ist sehr beschäftigt und die Reduzierung von Reibung und Verschleiß zahlt sich aus, aber der DLC kostet mehr als der Stift selbst.

Warum sind die Röcke nicht gehärtet?

Kolbengestein ist schuld. Ein gehärteter Rock würde nicht genug geben, um das ständige Schaukeln zu ertragen. Wenn die Schürze des Kolbens zu hart ist, zerreißt sie den Nikasil-Liner.

WIE TRÄGT EIN KOLBEN?

In einer perfekten Welt verschleißt ein Kolben nicht. Warum nicht? Weil die Ringe den ganzen Missbrauch ertragen. Der Kolbenverschleiß wird durch den Ring bestimmt. Wenn sich der Ring abnutzt, verliert der Motor die Kompression und erleidet einen schweren Blowby. Bei schlechter Ringdichtung wird der Kolben angeschlagen und die Schürze zu Tode geschlagen.

WIE HÄUFIG SOLLTE EIN KOLBEN ERSETZT WERDEN?

Stellen wir den Wagen nicht vor das Pferd. Wenn Sie es sich nur leisten können, eines an Ihrem oberen Ende zu ändern, setzen Sie neue Ringe in Ihren Motor ein, da der Kolben normalerweise so lange hält, bis die Ringe abgenutzt sind oder bis der Kolben bricht. In den Händen eines lokalen Rennfahrers könnten ein Kolben und Ringe ein Jahr halten. Aus Sicht der Leistung wird der Zeitrahmen jedoch auf Stunden verkürzt.

Der Kolben und die Ringe eines 125er Zweitakts sollten alle 15 Stunden gewechselt werden (ein Profi sollte sie alle 7 Stunden wechseln). Ein 250er Zweitakt kann in den Händen eines örtlichen Tierarztes oder Anfängers 40 Stunden dauern (ein Profi sollte sie alle 15 Stunden wechseln). Ein 250F-Kolben kann 40 Stunden fahren (weniger in den Händen eines Profis). Ein 450F-Kolben könnte 60 Stunden fahren, aber ein Profi wäre verrückt, wenn er mehr als 20 Stunden fahren würde. MXA hatte 450ccm Viertaktkolben mit 100 Stunden, aber das ist Glücksspiel.

Ein geschmiedeter Kolben hält länger als ein gegossener Kolben, aber das spielt keine Rolle, da die Ringe nicht länger halten. Wenn Sie die Ringe in regelmäßigen Abständen wechseln, können Sie einen Kolbenwechselzyklus überspringen. Da der Motor jedoch zerlegt werden muss, um die Ringe zu wechseln, können Sie auch den Kolben wechseln.

WAS IST DER UNTERSCHIED ZWISCHEN EINEM "A" - UND "C" -KOLBEN?

Der Unterschied zwischen einem "A" -Kolben und dem größeren "C" -Kolben beträgt 0.0005 Zoll. Das ist die Dicke eines Viertels eines menschlichen Haares. Yamaha ist das einzige Unternehmen, das D-Kolben anbietet. Die Bezeichnung „ABC“ gilt nur für Zweitaktkolben. Serienmäßige Viertaktkolben gibt es nicht in verschiedenen Größen (obwohl Vertex sie anbietet).

WARUM MACHEN SIE UNTERSCHIEDLICHE GRÖSSEN? KOLBEN?

Die meisten Motorradhersteller produzieren ihre Motoren in großen Blöcken. Während jedes Produktionslaufs verwendet der Hersteller einen Kolben, der perfekt auf die Toleranz der Zylinderbohrung abgestimmt ist (wie sie gerade bearbeitet wird). Der Kolben und der Zylinder sind entweder mit "A", "B", "C" oder "D" gekennzeichnet. Das Fahrrad sollte mit einem Kolben und einem Zylinder mit passenden Buchstaben geliefert werden (ein A-Kolben und ein A-Zylinder).

Da der Unterschied zwischen einem "A" -Kolben und dem größeren "C" -Kolben 0.0005 Zoll beträgt, kann ein Mechaniker die Vergrößerung zwischen einem "A" -, "B" -, "C" - oder "D" -Kolben nutzen, um jeden aufzunehmen Toleranzunterschiede durch Zylinderverschleiß. Es ist üblich, dass Mechaniker in jeden Motor, den sie umbauen, einen „B“ -Kolben einsetzen, da seine etwas größere Größe den Verschleiß des Zylinders ausgleicht.

WELCHE KOLBENARTEN LAUFEN DIE FABRIKTEAMS?

Jedes Werksteam betreibt einen geschmiedeten Kolben, es sei denn, es wird ein Werksknüppel oder ein halbgeschmiedeter Kolben betrieben. Vertex ist der OEM-Kolben für KTM, aber es ist bekannt, dass sie Vertex-, CP- und Mahle-Kolben antreiben. Das Team Honda fährt entweder einen JE-Kolben oder einen Werkskolben. Suzuki lässt einen CP-Kolben laufen. Kawasaki und Pro Circuit liefen beide von Pro Circuit entworfene JE-Kolben, aber wir wissen nicht, was Kawasaki jetzt läuft, da sie mit Pro Circuit über Auspuffrohre ausfallen. Die meisten Yamaha-Rennmotoren verwenden Cosworth-Kolben.

WAS IST EIN SLIPPERKOLBEN?

Ein Viertaktmotor belastet den Kolben aufgrund der längeren Stange und der fehlenden Einlass-, Auslass- und Übergabeöffnungen nicht so stark wie ein Zweitaktmotor. Bei geringerer Seitenlast gibt es weniger Kolbengestein. Um dies zu nutzen, verwenden Viertakte die leichtesten, kleinsten und schnellsten Kolben, die möglich sind. Moderne Viertaktkolben haben fast keine Schürze und sind nur groß genug, um einen Sitz für das kompliziertere Viertaktringsystem zu bieten. Diese Kolben mit niedrigem Profil werden als "Slipper-Kolben" bezeichnet.

Was ist der Deal mit Vier-Takt-Ringen?

Viertakte haben viele Ringe. Hier ist eine Aufschlüsselung von der Oberseite des Kolbens. (1) Der erste Ring ist der verchromte Kompressionsring. Seine Hauptaufgabe besteht darin, den Verbrennungsbereich abzudichten. (2) Der zweite Ring ist der schwarze Abstreifring. Es ist ein sekundärer Kompressionsring und verhindert, dass Öl in die Brennkammer gelangt. (3) Der letzte dreiteilige Ring ist eine waffelförmige Schlaufe, die zwischen dünnen, kreisförmigen Bändern angeordnet ist. Es wird Ölring genannt und seine Hauptaufgabe besteht darin, das Öl unter dem Kolben zu halten. Die meisten Viertakte verwenden diese Drei-Ring-Konfiguration. Die bemerkenswerteste Ausnahme ist Honda. Der CRF-Kolben verwendet nur einen Kompressionsring und einen Ölring. Dies wurde durchgeführt, um den Ringwiderstand zu verringern (zum Preis häufigerer Ringwechsel).

WARUM HABEN VIER-HUB-KOLBEN MONDFÖRMIGE KRATER OBEN?

Damit die Einlass- und Auslassventile vollständig geöffnet werden können. Die vom Performance Aftermarket verkauften Kolben behalten den gleichen Schnitt wie die Serienkolben.

WAS IST DAS WICHTIGSTE, WAS SIE ÜBER DEN KOLBEN IHRES FAHRRADS WISSEN KÖNNEN?

Der Kolben in Ihrem Fahrrad bewegt sich 200 Mal pro Sekunde auf und ab. Wie lange würden Sie dauern, wenn Sie so oft auf und ab gehen müssten? Der Kolben Ihres Fahrrads arbeitet hart. Ersetzen Sie es, bevor es bläst.

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