Steuerzeiten messen

Einführung

An einem Zweitaktmotor sind die Steuerzeiten von Einlass, Überströmer und Auslass sowie Vorzündung die wichtigsten Einstellgrössen. Die Steuerzeiten können auf verschiedene Art und Weise ermittelt werden. Die gebräuchlichste ist wohl die Ermittlung mit einer Gradscheibe oder per Abstichmaß. Beide Methoden haben dabei eine gewisse Messunsicherheit, die unter anderem davon abhängt, wie sauber der Anwender arbeitet. Vor allem bei der Methode Abstichmaß sind sehr grosse Messfehler im Bereich mehrere Grad möglich, wodurch das Messergebnis maximal einen "Schätzwert" darstellt. Unterschiedliche Steuerzeitenangaben für ein und denselben Zylinder sind so, neben Fertigungstoleranzen, zu erklären. Aber auch bei der Methode "Gradscheibe" sind je nach Anwender Messfehler von mehreren Grad möglich. Gerne verdreht sich die Scheibe auf der Kurbelwelle, ohne dass man es bemerkt, ganz abgesehen von Parallaxefehlern. Die einfachste und vermutlich genaueste Methode ist die mit einem digitalen Winkelmesser, sofern dieser ordentlich adaptiert wird. Die Messgeräte sind heutzutage günstig und trotzdem recht präzise. Die Geräte sind einfach abzulesen und Ablesefehler wie sie z.B. durch Parallaxe entstehen, entfallen. Sehr hilfreich ist ein Gerät das eine 360° Anzeige hat und nicht nach 180° oder gar 90° wieder bei Null beginnt.

Alle drei beschriebenen Methoden können zur Steuerzeiten-Ermittlung und Zündungseinstellung verwendet werden, wobei die Methode mit dem Winkelmesser sich schnell als die bequemste und genaueste hervortut, wenn man sich die Mühe macht und die Methoden vergleicht. Die Vorgehensweisen werden im Nachfolgenden beschrieben.

Vorbereitung

Grundsätzlich sollte der Motor soweit zusammengebaut sein, dass er dem späteren Zustand entspricht. Um nicht den kompletten Motor vor der Bearbeitung zusammenbauen zu müssen, z.B. zur Ermittlung der Drehschieber-Einlasszeit, kann man sich mit Lagerdummys behelfen.

Sofern aussserdem die Zylindersteuerzeiten ermittelt werden sollen, empfiehlt es sich, den Zylinder mit entsprechender Fussdichtung auf dem Block zu fixieren (Hülsen mit Muttern).

Um die Kurbelwelle ohne Lüfterrad drehen zu können, nutzt man am Besten eine alte Grundplatte einer Kupplung oder die Kupplung selbst.

Die Zündungseinstellung kann nur am laufenden Motor ermittelt/eingestellt werden, sie erfolgt also zum Schluss. Idealerweise nutzt man die Markierungen auf dem Polrad und der Polradabdeckung, diese ist (im Gegensatz zu Markierungen im Lüfterkanal) gut und schnell erreichbar, wenn auch die Ablesegenauigkeit nicht ganz so gut ist. Ist die Polradabdeckung mit allen Schrauben befestigt, sitzt sie meist immer an der selben Stelle - somit sind hier keine Messfehler zu erwarten. Wer sicher gehen will, macht an der Abdeckung und dem Lüfterkanal jeweils eine Kerbe.

Werkzeuge

digitaler Winkelmesser ("Gradmesser")

Idealerweise benutzt man einen Winkelmesser der eine 360° Drehung darstellen kann. Viele Winkelmesser schalten nach 90° oder 180° auf 0° zurück und beginnen von vorn zu zählen. Das ist sehr unpraktisch und führt am Ende zu Fehlern und unnötigem Zeitaufwand. Sehr empfehlenswert ist der Winkelmesser von SIP: Er misst 360° und ist recht preisgünstig.

Die Befestigung des Winkelmessers erfolgt auf einem leichten Stahlwinkel der an einen Neodym-Magnet geschraubt wird. Eine grosse U-Scheibe auf dem Magnet gleicht die Distanz des überstehenden Kurbelwellenstumpfes aus. So kann der Winkelmesser zuverlässig an fast jedem Polrad befestigt werden:

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Gradscheibe

Eine Gradscheibe wird auf dem Kurbelwellenstumpf Limaseitig fixiert und am Gehäuse ein entsprechender Zeiger aus möglichst steifem Draht, besser Alublech angebracht. Das Ablesen des Messwertes muss präzise möglich sein, ein schwingender oder nachgiebiger Zeiger verfälscht das Ergebnis z.T. stark! Der Zeiger sollte möglichst aussen und sehr nah an die Scheibe heranreichen um Parallaxefehler zu minimieren. Die Scheibe sollte ausserdem auf dem Kurbelwellenstumpf gut fixiert und nicht berührt werden, um Fehler durch Verdrehen zu vermeiden.

Siehe auch: https://wiki.germanscooterforum.de/index.php/Gradscheibe

Abstichmaß

Diese Methode ist vor allem Richtung OT und UT sehr ungenau, da wenige Zehntel Millimeter schon einigen Grad entsprechen! Hinzu kommt das fast immer gewölbte Kolben Dach, das es schwer macht, ein Tiefenmaß korrekt anzusetzen. Um die Messfehler möglichst gering zu halten, ist ein Tiefenmass mit angeschrägter Messspitze erforderlich, anderenfalls misst man die Kolbendachwölbung mit.

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Ermittlung oberer Totpunkt (OT)

Das Wichtigste für die Zündung einstellung (aber auch für die Drehschiebereinlasszeit) ist die möglichst EXAKTE Ermittlung und Markierung des oberen Totpunktes (OT) per Umschlagsmethode, da alle nachfolgenden Messungen darauf beruhen! Für die Überström- bzw. Auslasszeit spielt der OT keine Rolle, da immer die Gesamt-Öffnungswinkel ermittelt werden und die Steuerzeiten logischerweise immer symmetrisch sind.

Um den OT zu ermitteln wird der Kolben mit leichtem Druck in beiden Drehrichtungen gegen ein unnachgiebiges Hindernis gefahren. Das kann ein ordentlich fixierter Kolbenstopper oder auch ein massiver Alubalken sein, den man bei demontiertem Zylinderkopf über zwei Zylinderstehbolzen auf die Dichtfläche drückt. --> Ein im Gewinde wackelnder Kolbenstopper muss vermieden werden, denn dies würde schon zur ersten Ungenaugkeit führen! Vor allem kurz vor OT genügen wenige Zehntel Millimeter um einige Grad Fehler zu machen!

Der Kolben wird nun in beiden Drehrichtungen gegen das Hindernis gefahren und die Endlagen jeweils präzise am Lüfterrad und am Motorgehäuse/der Lüfterradabdeckung markiert (grüne Pfeile im Bild):

Idealerweise nutzt man die originale Markierung (halbierter Stehbolzen) auf dem Polrad und ritzt oder malt die Markierungen auf die Lüfterradabdeckung. Als "Zielhilfe" kann man das Stahllineal oder eine Blattlehre am halbierten Stehbolzen anlegen und so die Markierungen präzise setzen:

Die Mitte zwischen beiden Endlagen ist der oberen Totpunkt. Dieser wird z.B. mit einem biegsamen Stahllineal (s.o.), einer ausgedruckten Gradscheibe, die man an das Blech legt, einem Zirkel oder einem digitalen Winkelmesser ermittelt und möglichst präzise markiert. Eine Wiederholung der Prozedur ist empfehlenswert, um Fehler zu vermeiden - vor allem bei der Zündungseinstellung sollte man auf Nummer sicher gehen!

Auch mit dem digitalen Winkelmesser kann der OT ermittelt werden, die Methode Stahllineal oder Gradscheibe ist empfehlenswerter, weniger "fummelig" und weniger fehleranfällig. Das Hauptproblem ist die präzise Ausrichtung der Markierung am Polrad zu denen an der Lüfterradabdeckung :

Alternativ zur Polradmarkierung (das "Türmchen") kann man sich auch eine alte Blattlehre so an den Flügel kleben, dass sie bis ans Blech der Lüfterradabdeckung reicht. So kann man Ablesefehler verringern.

Steuerzeiten ermitteln

Einlasszeit

Um die Einlasszeit zu ermitteln, benötigt man eine Blattlehre die nicht zu dünn oder zu dick ist (0.1er Blatt), welche in den Einlass gehalten wird, um das Öffnen bzw. vollständige Schliessen des Drehschiebereinlasses zu identifizieren. Knickt die Blattlehre weg, ist der Einlass zu. Analog beim Öffnen. Der Öffnungswinkel kann dann je nach Methode z.B. am Winkelmesser abgelesen werden.

Überström- & Auslasszeit

Eine Blattlehre mit 0.05 mm hilft, einerseits den Schliesszeitpunkt präzise zu ermitteln und andererseits einen immer gleich definierten Messpunkt zu haben. Hebt sich die Lehre vom Kolbendach ab (roter Pfeil) ist der Kanal sicher zu.

Zündzeitpunkt einstellen

Nach Überprüfung der Zündung mit einer Blitzlichtpistole muss man evtl. die Zündung um ein paar Grad verstellen. Die präzise Verstellung der ZGP erfolgt durch Fixieren des Magnetes an der ZGP, sollte der Magnet zu sehr wackeln, kann man sich mit U-Scheiben am Magnet helfen oder man baut sich aus zwei Magneten und einem Blech eine Vorrichtung, die sich an zwei Spulenkernen abstützt.

In diesem Fall wurde die ZGP um 3° mehr Vorzündung verdreht:

Achtung bei der Wiedermontage des Lüfterrades: Je nach Hersteller ist die Keilnut mehr oder weniger breit, was bei der Montage zu einer Verstellung im Bereich von 1-2 Grad führen kann. Vor allem bei LML Lüfterrädern ist dies gerne der Fall. Man spürt dieses Spiel bei der losen Montage des Lüfterrades auf dem Konus, ohne die Mutter anzuziehen. In diesem Fall sollte man das Lüfterrad vor dem Festschrauben in die immer gleiche Richtung (mit der Uhr) drehen.

Eine Kontrolle des Zündzeitpunktes ist unerlässlich!