Technik: Viertakt-Motortuning (Archivversion)

Kein PS zuwenig

ZX-9R, R1, CBR-XX, Hayabusa: Nie waren Motorräder so stark wie heute. Aber immer noch lassen sich durch Feinarbeit Zusatz-Pferde mobilisieren. Thomas Franz, Tuner bei Fischer-Hydraulik in Schramberg, gewährte Einblick in die Grundsätze der Leistungsfindung.

Leistung stinkt nicht. Außerdem schadet sie nicht. Diesen Grundsätzen folgend, kaufen tausende Motorradfahrer Jahr für Jahr potente Big Bikes. Neuester Gipfelpunkt: die Suzuki GSX1300 R Hayabusa, die mit 176 PS eine neue Dimension massenhaft käuflicher Urgewalt eröffnet. Die Fachwelt steht staunend davor und ahnt doch schon, daß auch die Hayabusa nur den vorläufigen Endpunkt einer Geschichte markiert, deren Triebfeder des Menschen Wille nach immer mehr, mehr, mehr ist.Deshalb gibt es auch Motortuner. Kein leichtes Geschäft, erfordert die Leistungsfindung neben profunder Kenntnis moderner Motoren viel Erfahrung und handwerkliches Geschick. Sind diese Voraussetzungen nicht erfüllt, führt die Balance an der Grenze der Haltbarkeit schon mal zum Motorkollaps. Sind sie es doch, so schüttet so manches Großserienmoped nach vollzogener Handanlegung erstaunliche Mehrkräfte aus - allerdings meist auf Kosten der ABE.Aber woher kommen die Pferde? Anders als bei profitorientierter Großserienfertigung müssen keine Kompromisse in Zusammenbau und Qualität der Einzelteile eingegangen werden. Außerdem muß eine »gemachter« Motor keine zigtausend Kilometer halten, sondern darf im Extremfall - als Renntriebwerk - kurz nach dem Zielstrich seinen Geist aufgeben.Ein Top-Tuner wie Thomas Franz - Telefon 07422/240519 - optimiert die Motorbasis mit einem Aufwand, der unter dem Zeitdruck am Montagefließband niemals realisierbar wäre. Zudem wählt er nach Gewicht und Qualität zueinander passende Bauteile aus oder tauscht sogar ganze Baugruppen. Ein entsprechend penibler Zusammenbau rundet die Arbeiten ab.Prinzipiell verfolgt das Tuning immer die gleichen Ziele, nämlich die Verbesserung der Brennraumfüllung, Ausgleich und Reduzierung rotierender und oszillierender (hin- und hergehender) Massen sowie die Reduzierung der Reibung.Vor allem ersteres steigert die Leistungsfähigkeit, denn wo mehr Gas verbrennt, wird mehr Energie freigesetzt. Ein penibler Massenausgleich vermindert Vibrationen, leichte rotierende oder oszillierende Massen lassen sich mit weniger Kraftaufwand beschleunigen oder abbremsen. Verminderte Reibung schließlich bremst besagte Beschleunigung weniger. Was im einzelnen zu tun ist? Lesen Sie selbst.
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Tuning: Viertakt-Motortuning (Archivversion) - Das Drumherum

Effektiv sind Arbeiten an Airbox, Vergasern, Auspuff und Zündung. Dabei gilt prinzipiell: Verluste klein halten, alles exakt aufeinander abstimmen.Erster Schritt: möglichst widerstandsfrei viel sauerstoffhaltige Luft in die Brennräume befördern. Prinzip: Ein größerer Luftvolumenstrom fließt schneller durch gegebene Ansaugquerschnitte, der Unterdruck am Nadeldüsenaustritt des Vergasers steigt, mehr Sprit wird angesaugt, pro Ansaugtakt gelangt mehr brennfähiges Gemisch in den Brennraum. Gegebenenfalls muß die Bedüsung angepaßt werden, damit das Gemisch nicht Motor-mordend abmagert.Zu mehr Luft verhelfen ein Luftfilter mit niedrigem Strömungswiderstand, gar kein Luftfilter (auf Kosten der Haltbarkeit) und ein penibel abgedichtetes Ram-Air-Systems (nutzt den Staudruck, der aufgrund der fahrgeschwindigkeit an der front des Motorrads entsteht.)Saugrohr- und Krümmerlänge beeinflussen die Frisch- und Abgasdynamik und somit den Leistungs- und Drehmomentverlauf des Motors. Der stetig durch das Auf und Zu der Ventile unterbrochene Strom der Frisch- und Abgase resultiert in Druckschwingungen, deren Resonanzverhalten zu besserer Füllung genutzt wird. Allerdings sind die konstruktiv festgelegten Gegebenheiten - Saugrohr- und Auspufflänge - nur bei bestimmten Drehzahlen optimal, die Abstimmung ist immer ein Kompromiß. Generell gilt: kurze Saugrohre/Krümmer = hohe Maximalleistung bei hohen Drehzahlen, lange Saugrohre/Krümmer = hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen.Andere Zündrotoren, die das ganze Zündkennfeld parallel nach früh verschieben, lohnen einen Versuch, oben heraus mehr Leistung zu erzielen. Besser, aber oft nicht verfügbar, sind Zündboxen mit speziell angepaßtem Kennfeld.

Tuning: Viertakt-Motortuning (Archivversion) - Kopfarbeit

Sehr effektiv ist die Bearbeitung des Zylinderkopfs. Erster Schritt: die Erhöhung der Verdichtung durch Planfräsen oder Hobeln (Schleifen kann wegen zu geringer Oberflächenrauhigkeit zu undichter Kopfdichtung führen). Übrigens treibt bereits das Abfräsen eines Zehntel Millimeters die Verdichtung gewaltig in die Höhe. Vorsicht vor Klopfschäden.Zweiter Schritt: die penible Gestaltung der Ansaugkanäle vom Einlaßtrichter bis zum Ventilsitzring. Erstes Gebot: Kanten, Ecken und Übergänge zwischen den Bauteilen glätten oder ganz beseitigen, gleiche Querschnitte für alle Zylinder schaffen. Bei modernen Motoren kann - wie im Bild - die ohnehin nur wenig in den Kanal ragende Ventilführung gekappt und geglättet werden, bei älteren hilft eine strömungsgünstige Bearbeitung. Die Fotos zeigen einen optimalen Kanal. Thomas Franz nutzt zusätzlich die Materialstärke des Ansaugstutzens, um das Gas noch geradliniger in den Brennraum zu führen. Kanäle polieren bringt kaum etwas. Vorsicht auch vor zu großen Querschnitten! Diese müssen zu Ventildurchmesser und Ansaugmenge passen, damit die Gasgeschwindigkeit nicht zu niedrig wird.Dritter Schritt: Ventil und Ventilsitz bearbeiten. Hier gilt: möglichst großer Durchlaß, wenig Strömungswiderstand, gute Wärmeabfuhr (zum Beispiel durch Sitzringe aus Beryllium-Bronze). Größere Ventile sind meist nur bei aufgebohrten Zylindern sinnvoll. Der Ventilsitz sollte immer möglichst weit außen liegen. Außerdem können Sitzring und Teller strömungsgünstig bearbeitet werden, wodurch das Ventil nebenbei auch leichter wird. Der Sitz des Einlaßventils sollte schmal, der des Auslaßventils genügend breit sein (Wärmeabfuhr). Die Tellerkante am Auslaßventil kann abgerundet werden. Polierte Ventile bieten weniger Ansatzfläche für Ölkohle. Außerdem werden bruchgefährdende Kerben vermieden. Der Ventiltrieb sollte, wo möglich, erleichtert werden (Federteller und Tassenstößel aus Titan). Nachgeschliffene Tassenstößel vermindern die Reibung, harte Ventilfedern erhöhen die Drehzahlsicherheit.Vierter Schritt: Arbeiten am Ventiltrieb. Nockenwellen mit großen Ventilhüben vergrößern die freie Ventilquerschnittsfläche. Zwischen Kolben und Ventiltellern muß aber genügend Platz bleiben, sonst krachts! Scharfe Steuerzeiten mit großen Öffnungswinkeln und langer Überschneidung steigern die Spitzenleistung auf Kosten eines satten Drehmomentverlaufs. Immer sinnvoll ist dagegen penibles Einstellen der Seriensteuerzeiten mittels Langlöchern im Antriebsrad (Foto).Letzter Schritt: die Brennraumgestaltung. Wichtig ist die Gleichheit aller Brennräume (auslitern) sowie die Vermeidung von »Wärmenestern« und Kanten, die ein schnelles Ausbreiten der Verbrennung behindern könnten. Funktion und Bedeutung der »Quetschflächen« erläutert der nächste Kasten.

Tuning: Viertakt-Motortuning (Archivversion) - Kolben und Zylinder

Kolben und Zylinder bieten in mehrfacher Hinsicht Potential. Zunächst kann der Hubraum durch Aufbohren der Zylinder vergrößert werden. Dies ist besonders einfach bei Graugußbuchsen, wobei die Wandstärke nicht zu dünn werden darf. Moderne, beschichtete Alu-Zylindern müssen nach dem Aufbohren und Honen neu beschichtet werden. Die Zylinder sollten zum Kurbelgehäuse hin Aussparungen zum Druckausgleich gegen Pumpverluste bieten (Bild). Zur Reibungsreduzierung empfiehlt sich oft eine Vergrößerung des Kolbenspiels. Selbst bei beschichteten Alu-Zylindern lassen sich durch Honen zwei, drei Hundertstel Millimeter gefahrlos abtragen.Die Kontur des Kolbenbodens hat großen Einfluß auf die Gemischverwirbelung im Brennraum, in den er zumeist hineinragt. Zwischen Kolbenboden und Zylinderkopf liegen »Quetschflächen«, zwischen denen das Gemisch im oberen Hubbereich regelrecht herausgequetscht und so besser verwirbelt wird. Der Abstand zwischen Kopf und Kolben an diesen Flächen sollte möglichst klein, darf aber nicht zu klein sein (Elastizität der Bauteile unter Einfluß der Massenkräfte).Bei stark geplantem Kopf oder stark vergrößertem Nockenhub müssen die Ventiltaschen in den Kolbenböden nachgefräst werden, um eine Berührung zwischen Kolben und Ventil zu verhindern. Die Kolben selbst sollten (mit Bolzen und Ringen) auf gleiches Gewicht gebracht und, wenn möglich, erleichtert werden - schließlich stellen sie den Löwenanteil der oszillierenden Massen. Die Wandstärke muß immer groß genug bleiben, das Bolzenauge darf nicht geschwächt werden. Konisches Ausdrehen der Kolbenbolzen verringert ebenfalls die oszillierenden Massen.

Tuning: Viertakt-Motortuning (Archivversion) - Kurbelwelle, Pleuel und Abtrieb

Um die Kurbelwelle dreht sich buchstäblich das ganze Geschehen im Motor. Nicht nur, daß sie das Hin und her der Kolben in eine Drehbewegung umsetzt, sie treibt auch die Nockenwellen an und leitet die Motorleistung über Primärtrieb, Kupplung und Getriebe an die Kette und schließlich das Rad weiter.Da die Kurbelwelle ein schweres, schnell rotierendes Teil darstellt, sollte sie penibel ausgewuchtet werden, was Vibrationen verringert und die Haltbarkeit erhöht. Weiterhin können die Kurbelwangen durch Abdrehen erleichtert, die rotierende Masse somit verkleinert werden. Die Welle benötigt dann weniger Energie zu ihrer Beschleunigung, der Motor dreht schneller hoch, die Leistung nimmt zu. Allerdings leidet der Rundlauf bei niedrigen Drehzahlen.Es empfiehlt sich, die Kurbelwellen- und Pleuellager - heute zumeist Gleitlager - auf Freigang zu prüfen. Die Welle sollte sich leicht drehen lassen. Falls nicht, nach und nach Lagerböcke lösen, die Passung der betreffenden Lagerschale nacharbeiten. Die Pleuel, die etwa im Verhältnis 2/3 zu 1/3 zu den rotierenden beziehungsweise oszillierenden Massen gehören, sollten wie die Kolben gleiches Gewicht aufweisen und gegebenenfalls angepaßt werden. Kugelstrahlen erhöht durch Oberflächen-Kaltverfestigung die Festigkeit, viele Pleuel sind für hohe Festigkeit bereits nitriert. Kostspielig, aber sinnvoll bei hohen Drehzahlen und zur Leistungsfindung sind leichte Schmiedepleuel - gern auch aus Titan -, welche die oszillierenden und rotierenden Massen des Motors stark herabsetzen können.In die gleiche Richtung zielt die Erleichterung der Kupplung, spanend am Primärzahnrad oder durch Einsatz von Alu- anstelle von Stahlscheiben.

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