Dreizyl.-Schiffsdieselmotor als Stationärantrieb - 1

Beschreibung  des Motors

Dieser Dreizylinder ist mein neuestes Projekt und ist angelehnt an die Konstruktion eines Schiffsdiesel-motors. Ich baute ihn aber aus betriebstechnischen nicht als Diesel sondern als Glühzünder, um diese Eigenkonstruktion bei Ausstellungen in geschlossenen Räumen betreiben zu können. Wie man weiss, sind Dieselabgase beisende und mit Stickoxyd angereicherte Gase, die für Indoorbetrieb nicht geeignet sind. Dieser Motor ist in diesem Fall ein Vergasermotor, der mit Alkohol oder mit Benzin betrieben werden kann. Er besitzt Vor-kammerbrennräume. Bei der Verdichtung wird das Kraftstoff-Luftgemisch im oberen Totpunkt in den kleinen Vorkammer-Brennraum gepresst, an dessen Ende die Glühkerze sitzt. Dort gezündet, verbrennt es schlagartig, wie bei einem Diesel und schlägt mit hohem Druck in den Hauptbrenn-raum, wodurch eine weitere Folgeverbrennung stattfindet. So verfügt der Motor über ein sehr elastisches Laufverhalten, schon zu spüren am Drehmoment der Riemenscheibe der Kurbelwelle. Beim Lauf mit "Forstbenzin", (auch als Aspenbenzin oder "Gesundheitsbenzin" bekannt), läuft er mit Zweitaktgemisch,     um die Laufbüchsen und Kolben zu schmieren. Doch ich habe auch eine konstruktive Lösung erarbeitet, wo die Schmierung unabhängig vom Kraftstoff bei Alkoholbetrieb funktioniert. Er kann auch mit reinem Bioethanol, fast ohne Zweitaktnebel betrieben werden. Doch mit "Forstbenzin" 1 : 50, springt der Motor besser an, hat eine kürzere Warmlaufphase, lässt sich besser regeln, hat viel weniger Verbrauch und läuft trotz des Zweitakt-Gemisches mit sehr sauberen Abgasen ! Viele Zuschauer merken oft gar nicht, wo der Auspuff ist, da keine Abgase zu sehen sind ! Die zusätzliche, veränderte Schmierung, kommt nur im Alko-holbetrieb zur Anwendung, da sich Alkohol nicht mit Mineralölen mischen lässt, ohne zu emulgieren. Fast alle Teile des Motors, wie auch die Kolbenringe (9) und Zahnräder, wurden selbst konstruiert und ohne fremde Hilfe gefertigt !! In den technischen Daten sind alle Fremdteile aufgeführt, die sich aus besonderen Gründen schwer selbst fertigen lassen, außer allgemeines Rohmaterial ! Der Motor ist zwar an diesen im-possanten Groß-Motoren orientiert, ist aber eine vollkommen eigenständige Konstruktion, gereift in mehreren Wochen und Monaten. Die Motivierung ist aus vielen verschiedenen beruflichen und persön-lichen Erlebnissen mit Motoren und Schiffsdieseln dieser Zylinderzahl gewachsen. Die Herausforderung, eine um 120° versetzte Kurbelwelle mit erhöhtem Schwierigkeitgrad zu bauen, war zusätzlicher Ansporn. Es gab Zeiten, da wurden Motore gebaut, da gab es noch gar kein CNC und diese Motoren laufen heute noch, oder haben diese teilweise überlebt. Aber auch der besondere Klang von drei Zylindern, den kennt man auch von Motorrädern oder Baumaschinen, war ein weiterer Beweggrund einen Dreizylinder zu bauen. Inzwischen hat der Motor mit seinem besonderen Sound bei Ausstellungen viele Fans und Freunde gefunden, welche vor Begeisterung  fast "feuchte Augen" bekamen !                                                                                                               

 

Technische Daten :

 

Konstruktion            :  Manfred König , Kurort Oberwiesenthal, ( angelehnt an echte, große                                                                       Schiffsdieselmotoren, deshalb wählte ich auch diesen Namen, wenn gleich er                                                        auch als Glühzünder mit Vergaser läuft !)

Baujahr                       :  25. 02. 2017   ( da war der Erststart - bis auf Kleinigkeiten und neue Einfälle zu-                                          nächst fertig ). Juli 2017 ist (war) endgültiger Bauabschluß nach vielen techni-                                                      schen Veränderungen und techn. Neuerungen.                                                                Bauzeit                        :  1120 Std. (aufgeschriebene), über 14 Monate, die Entwicklungszeit nicht eingerech-                                             net.

Motortyp                     :  3 Zyl. - Viertakt / je 2 Ventile pro Zylinder ( mit Glühzündung und Vergaserbtrieb )

Bohrg. / Hub               :  28 / 32 mm     

Hubraum                     :  60 ccm

Verdichtung               :  1 : 5,5

Leistung                      :  vermutl. um die 2-3 PS bei etwa 4000 - 5000 U/min, ( ist nicht permanenter                                                        Laufzustand ). 

Drehmoment              :  unbekannt - bei Handbremsversuch schon über dem Leerlauf schwer abbremsbar !

Drehzahlbereich         :  ca. 600- ca. 6000 U/min (ungedrosselt möglich, aber maßstäblich nicht angestrebt )

Arbeitsdrehzahlen     :  600 - 1500 U/min - realistisch - Langsamlauf wird aus Klanggründen angestrebt.

Zündung                       :  Dauerglühzündung - durch eher niedrige Drehzahlen notwendig !

Kraftstoffe                   :  Alkylat-Benzin-Öl-Gemisch 1 : 50, oder

                                          Reines Bioethanol - Methanol ist nicht zwingend zum Betrieb notwendig !                  Schmierung                  : Benzin-Öl-Gemisch, bzw. KW - Pleuel - Naßsumpfschmierung oder

                                          Regelbare, wartungsfreie Vakuum- Umlaufschmierung, bei Ethanolbetrieb -  es ist                                           keine Pumpe notwendig. (Eigenentwicklung ! ) keine Verschleißteile !                                                                     Bei beiden Kraftstoffen ensteht nach meinen neuesten Einstellungserfahrungen                                                 nur sehr wenig Rauchentwicklung ! Als Gast bei Ausstellungen mit Heißluft-                                                       motoren, bei denen ich keine Modelle mit hatte, war meines Erachtens die Luftbe-                                              belastung höher !! ( Sagte auch meine Frau, und das will etwas heißen ! )                     Kühlung                        : Auto-Flüssigkeitskühlmittel mit Eigenbau-Kreiselpumpe                        

Gewicht                         : rund  9 kg Leergewicht, ( mit Kühler und rund einem Liter Kühlmittel ca. 10,5 kg)

Abmessungen              :  L/B/H ,  320 mm / 135 mm / 270 mm .

ohne Kühler             

Schwungrad                 :  1 -  Durchm. 130 mm                                                                                                                  Anlassen                       :  Kerzenglühung einschalten und mit Bohrmaschi. starten. Auch Handstarts möglich!

Bemerkung zu

Bauteilen                       : Fremdbauteile die nicht aus eigener Fertigung stammen :

                                          Wälzlager (Kurbelwelle u. Pumpe), 6 Federn ( Ventile), 3 Glühkerzen (Zündung),                                                  diverse Sicherungsringe, 1 Simmerring für Wasserpumpe, Relingstützen für Umlauf                                            (Schiffsmodellzubehör).   

Bauteile gesamt            : 450                           

Ausdrehen der Lagersitze in denLagerstehwänden,

dem späteren Kurbelgehäuse des Motors.

Das Kurbelgehäuse ist offen gestaltet, so daß der Lauf der Kurbelwelle immer beobachtet werden kann, was für den Betrachter den Motor noch interssanter macht !! Reinfassen wird durch andere

Maßnahmen verhindert.

Der Zylinderblock ist roh vorgefertigt, auf dem Kurbelgehäuse justiert, gebohrt,  mit Präzisiondornen gesichert und ist so zum Bohren

der Gewindelöcher vorbereitet, welche den Block

und das Kurb.gehäuse verbinden sollen. Hierbei 

kommt es auf größte Genauigkeit an. Sollen doch

die Kolben genau über der Kurbelwelle laufen !

Wenn alle Bohrungen sauber sitzen, müssen die Teile wieder ausgrichtet werden und die Dich -  tungssitze eingearbeitet werden, je nachdem, welche Dichtungen verwendet werden. Diese Arbeiten erfolgten bei mir auf der Fräse.

Nun ist die Kurbelwelle dran, ein sehr schwieriges Teil, ist doch auch hier auf größte Genauigkeit bei allen Vorgängen zu achten. Aus wirtschaftlichen

Gründen ist sie aus 36 Teilen gefertigt.

Wie man erkennt, kommt es auf jeden Arbeitsgang

an und kann sich keine ! Ungenauigkeiten leisten,

auch im nächsten Bild sichtbar !

So langsam wird eine Kurbelwelle daraus.

Zuerst werden die Wangen mit den Hauptwellengefügt, auf welchen die kräftigen

Hauptlager befestigt sind. Später kommen die Kurbelzapfen mit den Pleuellagern zur Fügung. Dabei darf der 120 Grad - Versatz der Kurbel - wangen nicht vergessen werden, sonst läuft der Motor nicht wie er soll !

Nun ist es geschaft und sie dreht sich im eingebauten Zustand zwischen zwei Fingern. Sie besitzt fünf Hauplager, an der Schwungscheiben - seite kommen Speziallager zum Einsatz, um die Last abzufangen.

Hier wird ein Deckel für den Zylinderblock gefertigt, mit Dichtringen, um die Wasserdichtheit zu gewährleisten. In diesen Deckel kommt der Anschluß für den "Kaltwasser"-Zulauf vom Kühler. Gegenüber ist die Pumpe zum Kühler integriert.

Zwischendurch werden "schnell mal" die Zahnräder

gefräst für den Nockenwellenantrieb.

Hier sollte man sich nicht verzählen.

Wenn man auch schwarze Finger bekommt, aber

auch an dieser Arbeit kommt man man nicht 

vorbei. Nach diesem Bohren wird mit dem Drehstahl weitergebohrt, bis einige Hundertstel vor das Fertigmaß.

Zuerst habe ich mich über die Pleuel hergemacht,

die auch ohne CNC sehr genau werden müssen, da

alle Längenunterschiede die Kompression beein - flussen, oder die Kolben laufen schief in der Buchse.

So langsam kommen die Pleuel in Form. Das paral- lele Einbringen der Bohrungen ist das Wichtigste, hängt doch davon der geradlinige Lauf der Kolben ab !

So wird der Lagersitz am genauesten....

Ohne CNC geht's auch.

Auch das sieht schon ganz gut aus. Später habe ich aber Kolben mit drei Kolbenringen eingebaut. Ich entschied mich für Langschaftkolben, da diese nicht so kippeln.

Endlich ist der Zeitpunkt gekommen die Pleuel und Kolben einzubauen . Mit leichter Erregung geht es der Prüfung des gesamten Rundlaufes und der Leichtgängigkeit der Kurbelwelle, der Pleuel und der Kolben mit den Ringen entgegen.... und es läuft !!!! super ! Endlich sind alle Bedenken ausgeräumt, die man ständig vor sich herschiebt, bis endlich die-ser Punkt erreicht ist ! Diese Spannung während des Baues aller Teile ist spannender als ein Krimi, denn es kommt wirklich auf jedes Detail an, den je-de Ungenauigkeit ist eine zuviel. Es gibt keine überflüssigen Teile an so einem Motor, jedes Teil hat seine Bestimmung !

Natürlich braucht der Motor nach oben einen Abschluß, den Zylinderkopf, ebenfalls ein fertigungstechnisch aufwendiges Teil, da er in meinem speziellen Fall einige Besonderheiten aufweißt. Hier sieht man die "Aufnahmetaschen" für die Kipphebellagerböcke.

Hier spielt sich dann das Bewegungsschauspiel ab, das leider bei den Motoren hinter Gehäusewänden stattfindet. Ich kann ihn zwar so laufen lassen, doch ohne dass es spritzt geht es dann leider nicht. Das Bewegungsschauspiel ist aber beeindruckend.

Mit eingesetzter Welle und einem Hilfsdorn werden die Ständerwänd bearbeitet.

Beim Kurbelgehäuse sowie bei allen anderen Motorteilen kommen nur hochwertige Aluminium -

legierungen zum Einsatz. Hier die Fertigung des Zylinderblocks mit Wasserkühlung

Nach dem Verschrauben des Zyl.blocks mit dem Unterteil werden die Zylinderbohrungen auf einer

Unterlage in voller Tiefe (durch beide Teile ) eingebracht. Es gibt nur einen Versuch, wenn man nicht alle Teile noch einmal machen möchte !!

Jeder Zylindersitz sollte das gleiche Maß aufweisen.

 

Ist alles fertig, müssen die Zylinder saugend rein - passen ! Die Zylinder sind für eventuelle Nachbe -

bearbeitungsmöglichkeiten gleich welcher Art herausnehmbar und im eingebauten Zustand wasserdicht, da der Motor durch einen Wasser - kreislauf gekühlt wird.

Hier wird die Kontur der Kurbelwangen heraus - gearbeitet,um nicht alles fräsen zu müssen.

Diese Formgebung ist noch nicht das Ende.

Die einzelnen Arbeitsschritte lassen sich vor der Fertigung kaum erahnen. Doch das Endergebnis ist

trotzdem nicht schlecht !

Hier sieht es aus, als ob alles passt. So sollte es sein !

Sind die Einpressungen schief, ist die Kurbelwelle nicht zu gebrauchen !!!

Kräftig ausgelegte Kugellager haben eine höhere Lebensdauer und sind die Grundlage für einen spielfreien Lauf und eine lange Lebensdauer. Auch hier ist alles ohne CNC gefertigt.

In diesen Deckel kommt die Wasserpumpe, in

meinem Kopf schon fertig.

So sieht das dann fertig aus. Ohne Zwischenrad hätte das große Zahnrad zu weit seitlich übergestanden, oder die Pleuel hätten die Nocken berührt, zu gefährlich !

Es gibt immer zu tun und wenn es die Laufbüchsen

aus Grauguß sind.

Nun habe ich die Laufbuchsen auf Fertigmaß gehohnt und sie warten nun auf die Fertigung der Pleuel und Kolben.

... aber der spätere Lauf der eingebauten Kolben

haben meine Herstellungsmethode bestätigt.

Von dieser Messung hängt nicht nur der genaue Lauf der Kolben, sondern auch die gleiche Kompression aller Zylinder ab.

....und so könnte ein "Schuh" draus werden.

So gefallen sie mir gut ! Fast wie geschmiedet !

Mehr Fläche trägt auch mehr, wie beim Ski, ge-ringerer Druck ist weniger Verschleiß. Außerdem verbessert sich die Wärmeableitung zum Zylinder !

Hier fehlen noch die Ventilsitze die noch eingeschrumpft werden müssen und die Ein.u.-Ausslaßbohrungen. Mit fast 50 Arbeitgängen pro Kopf war mir nicht langweilig.

 

Man erkennt die dreigeteilte und um 120 Grad

versetzte Kurbelwelle. Wesentlich schwerer herzustellen, als diese des bekannten Motoren-bauers Herrn Schilling.


Langsam scheint es ein Motor zu werden....

Wenn es einmal soweit ist, freut man sich schon auf das "Fertigwerden"und hört ihn fast schon laufen. In Wirklichkeit erreichen diese Motoren Höhen bis zu zwei Stockwerken und mehr.

Hier entstehen die Kipphebellagerböcke, als Lager-wellenhalter der Kipphebel.

Die Nocken sollen alle genau gleich werden, so geht es auch ohne CNC.

nun können die Nocken entstehen.

Getrennt und sauber überdreht sind die Nocken einsatzfähig und können so individuell auf die Motoreigenschaften eingestellt werden.....

Die Nockenwelle ist komplett...

Die Ventile sind wichtig zur Gassteuerung des Viertakters, müssen biegesteif und schlagzäh, hitzefest und korrosionbeständig sein.

So kann die Gleitbuchse und der Ventilteller eingeschliffen werden.

Kleinarbeiten dauern... sind aber nötig. Ventile,

Ventilfedern , Ventilfederteller, Kipphebel und Ventilstösel komplettieren die nötige Gassteue - rung und alles muss 6 mal gefertigt werden. Bei

größeren Motoren ist es noch viel mehr.

 

An dieser Stelle möchte ich den ersten Teil meines

Berichtes beenden und in einem 2. Teil dieser 

Webseite fortsetzen. Man darf also weiter gespannt bleiben, da der "Schiffsdiesel" noch nicht fertig ist.


Neueste "14 Zylinder-Motoren" mit 100 tausent PS erreichen Höhen bis über vier Stockwerke, was man sich aus diesem Blickwinkel vorstellen kann. Anlassen ist bei diesen Größenordnungen nur mit Pressluft möglich.

.....und werden mit Stehbolzen verschraubt.

Bei richtigem Vorgehen gelingt es auch.

Nach dem Teilen kommt das Finish.

...so kann man den Motorlauf noch optimieren, siehe Auslaß.-Einlaßüberschneidung, Gasrückstoß in den Ansaugkanal oder Ähnliches.

...und sieht schon imposant aus. Nun müssen nur noch die Steuerzeiten der Ventile stimmen.....

Eine Nut zur Sicherung der Ventilfeder und des Federtellers sollte ebenfalls vorhanden sein.

Nun ist wieder ein Teil eingebaut und seiner Bestimmung übergeben und es fehlen nur noch die Kipphebel (an den  Zylinderköpfen, denn am Motor fehlt noch allerhand ).

Ich bedanke mich trotzdem an dieser Stelle für die bisherige Aufmerksamkeit und mache auf der

folgenden Seite weiter. Siehe oben am Kopf der Webseite.