So berechnest du das Verdichtungsverhältnis
Wenn du alles aus deinem Hödi herausholen willst, dann wirst du dich früher oder später auch mit dem Thema Verdichtungsverhältnis beschäftigen. Durch die Optimierung dieses Verhältnisses lässt sich die Leistung deines Töfflis tatsächlich steigern. Doch dazu muss man den Wert erst einmal berechnen oder ermitteln. Wir erklären dir, was genau mit diesem Begriff gemeint ist, wie du das Verhältnis herausfinden kannst und wie du es in Leistungssteigerung ummünzen kannst.
Was ist nun eigentlich das Verdichtungsverhältnis?
Um zu verstehen, was mit dem Verdichtungsverhältnis gemeint ist, muss man wissen, wie der Verbrennungsraum deines Mofas beschaffen ist. Der Raum wird umschlossen vom Kolbenboden, dem Zylinder und dem Zylinderkopf. Die Grösse dieses Verbrennungsraums ändert sich daher ständig aufgrund der Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens im Zylinder. Das Volumen des Verbrennungsraums ist dann am grössten, wenn sich der Kolben in seiner untersten Stellung befindet. Am kleinsten hingegen ist es, wenn er an seiner obersten Stellung steht. Der dann noch verbleibende Raum bzw. das verbleibende Volumen wird als der Verdichtungsraum bezeichnet.
Zusammenhang von Verdichtung und Temperatur
Je kleiner der Verdichtungsraum ist, desto intensiver wird das Kraftstoff-Luftgemisch durch den Kolben komprimiert, also verdichtet. Das bedeutet im Umkehrschluss, dass das verdichtete Gemisch mit umso höherer Kraft auf den Kolbenboden drückt, je mehr es zuvor verdichtet wurde. Die anschliessende Abwärtsbewegung des Kolbens nach dem Entzünden des Kraftstoff-Luftgemischs ist also deutlich kraftvoller, wenn es zuvor stärker verdichtet wurde. Es erfolgt also eine effizientere Nutzung der Energie des Kraftstoffs. Darüber hinaus steigt die Temperatur des Gemischs, wenn es stärker komprimiert wurde. Hieraus ergibt sich eine vollständigere Verbrennung des Gemischs, das überhaupt nur als Gas verbrannt werden kann.
Nicht zuletzt kann sich das verbrannte Gas auf einem grösseren Raum ausbreiten. Daraus wiederum ergibt sich eine bessere Kühlung. Das erleichtert die erneute Füllung des Zylinders, denn dieser füllt sich im kalten Zustand wesentlich besser, als wenn er warm ist. Indem du die Verdichtung erhöhst, profitierst du also gleich mehrfach und hast die Möglichkeit, an deinem Mofa die Leistung deutlich zu steigern.
Doch ist auch Vorsicht geboten. Ein zu hohes Verdichtungsverhältnis kann zum sogenannten Klopfen im Motor führen. Dies liegt daran, dass das sehr stark komprimierte Gemisch zu früh gezündet wird. Das Klopfen des Motors kann zu erhöhten Verschleisserscheinungen unter anderem an der Kurbelwelle führen und dadurch die Lebensdauer des Motors insgesamt negativ beeinflussen. Indem du an deinem Töffli den Zündzeitpunkt später einstellst, lässt sich die Klopfneigung mitunter auch bei stark erhöhter Verdichtung verringern.
Zusammenfassend kann man also sagen, dass das Verdichtungsverhältnis das Verhältnis zwischen dem gesamten Zylinder- bzw. Verbrennungsraum (Gesamtvolumen) vor der Verdichtung zum verbleibenden Raum während der maximalen Verdichtung beschreibt. Diesen Raum bezeichnet man auch als Verdichtungsraum oder Restvolumen.
Wie kann man das Verdichtungsverhältnis berechnen?
Es gibt mehrere Möglichkeiten, das Verdichtungsverhältnis zu berechnen, damit du anschliessend die Leistung deines Mofa-Motors optimieren kannst. Wenn du die einzelnen Werte kennst, ist es problemlos möglich, das Verhältnis mithilfe folgender Formel zu berechnen:
Doch in vielen Fällen sind die einzelnen Werte nicht genau bekannt. Dann musst du diese selbst berechnen. Den Hubraum ermittelst du, indem du den Kolbenhub mit der Kolbenquerschnittsfläche multiplizierst. Nachdem du nun den Hubraum berechnet hast, gilt es noch, das Restvolumen, bzw. den Verdichtungsraum zu bestimmen. Das funktioniert recht einfach durch sogenanntes "Auslitern". Dafür ist allerdings etwas Schrauberarbeit erforderlich. Und so gehst du vor:
Restvolumen durch Auslitern bestimmen
Demontiere zunächst den Zylinderkopf. Dann streichst du mit dem Finger ein wenig Fett unterhalb des oberen Totpunkts (OT) in den Brennraum. Jetzt drehst du den Kolben im Zylinder auf den OT. Danach setzt du den Zylinderkopf wieder auf und drehst eine alte Zündkerze ein. Anschliessend füllst du den Brennraum mit Öl, am besten eignet sich hier ATF oder normales Mischöl, bis dieses etwa bis zur zweiten Windung der Kerze steht (daher die alte Kerze).
Nun saugst du das Öl mithilfe einer Spritze mit Milliliter-Skala ab oder giesst es in einen Messbecher mit Skala. Das Volumen der Ölmenge entspricht dem Rauminhalt, welches das Gas im Komprimierungsraum (Restvolumen) einnimmt. Um das Verdichtungsverhältnis zu bestimmen, mit dem dein Mofa unterwegs ist, addierst du den Hubraum und das ausgeliterte Volumen des Brennraums. Das Ergebnis dividierst du noch einmal durch das Restvolumen. Durch diesen letzten Schritt kannst du das Verdichtungsverhältnis berechnen.
Rechenbeispiel
Dein Zylinder hat einen Hubraum von 50 cm3. Mittels Auslitern hast du ein Restvolumen von 7 ml bestimmt. Dabei entspricht ein Milliliter einem cm3. Du addierst also 50 + 7 = 57. Nun teilst du 57 durch 7 und erhältst dadurch ein Verdichtungsverhältnis von 8,14 zu 1. Dies ist natürlich nur ein theoretisches Beispiel.
Wie kann man die Verdichtung am Töffli erhöhen?
Möchtest du, dass das Kraftstoff-Luftgemisch durch den Kolben in deinem Mofa-Motor stärker verdichtet wird, muss entsprechend der vorgenannten Tatsachen das Restvolumen im Verhältnis zum Gesamtvolumen verkleinert werden. Doch wie erreichst du dieses Ziel am besten? Um das freie Volumen zwischen Kolbenboden und Zylinderkopf zu verkleinern und zugleich das Verdichtungsverhältnis zu vergrössern, hat es sich bewährt, den Zylinderkopf abzuschleifen. Dies ist jedoch keine Arbeit für Anfänger und du solltest dir bei Bedarf Hilfe von einem erfahrenen Schrauber holen. Das Abschleifen muss nämlich sehr präzise und gleichmässig erfolgen.
Darüber hinaus solltest du bereits im Vorfeld errechnen, um wie viel sich das Verhältnis vergrössert, wenn du einen bestimmten Materialabtrag am Zylinder hast. Verdichtungsverhältnisse, die wesentlich grösser sind als etwa 15 : 1 sollten nicht gewählt werden, denn in diesem Bereich steigt die Gefahr eines Motor- oder Kurbelwellenschadens aufgrund der stark erhöhten Kraftentwicklung rapide an. Also erst das neue Verdichtungsverhältnis berechnen, dann entsprechend Material am Zylinder abtragen.
Langsames Herantasten lohnt sich
Möchtest du die Verdichtung an deinem Mofa erhöhen, damit es besser am Gas hängt und mehr Leistung bringt, solltest du dabei behutsam und schrittweise vorgehen. Dadurch stellst du sicher, dass dein Motor nicht vorzeitig den Weg alles Irdischen geht. Zudem sollte das Berechnen und die anschliessende Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses stets auch in Betrachtung etwaiger anderer Tuning-Komponenten am Mofa einhergehen. Denn nur mit einem optimal abgestimmten Gesamt-Setup machst du aus deinem Töffli auch tatsächlich einen echten Rennhobel. Für erste Experimente in Bezug auf das Verdichtungsverhältnis könntest du ausserdem, falls vorhanden, erst einmal einen Zylinderkopf verwenden, den du nicht mehr unbedingt brauchst.
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Bildquelle:
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