Möglichkeiten und eigene Erfahrungen zum Thema Ölkühler

[Merzenich962]

Betreff : Erfahrung mit Ölkühler im Nebenstrom & zum Umbau auf Hauptstrom


Fahrzeug : Honda XL500Rc PD02 300 0571
Motor : PD01E – 310 1781, kein Motortunig, lediglich offener Auspuff und geglättete Übergänge im Gaswechselbereich, Motor in guten Gesamtzusand.
Übersetzung : 15 zu 38 (1.000/min = 23 km/h) soll aber mittelfristig auf 16 zu 39 (1.000/min = 25 km/h) umgestellt werden
Fahrweise : gemischt BAB und Stadt, kein Gelände è Verbrauch um 4,0 Liter/100km, an BAB-Kilometern geeichter Fahrrad-Tacho


Messgerät: geeichtes Thermometer (zwischen 50 und 140 Grad : Max-Fehler = +/- 2 Grad), im Ölsumpf

1. Status-Erfahrung 1 (Mai 2009) ohne Ölkühler
Bei 110 km/h, 40 BAB-km und 25 Grad Umgebungstemp., mit Motorunterblech und geschlossenem Netz im Kotflügel und Ölstand +5mm über max:è 140 Grad.

Bei 90 km/h, 50 BAB-km und 20 Grad Umgebungstemp., ohne Motorunterblech und geöffnetem Netz im Kotflügel und Ölstand +5mm über max:è 135 Grad.


2. Status-Erfahrung 2 (Juli 2009) mit Ölkühler im Nebenstrom (zum Kopf)
Idee oder besser Wunsch : statt 140 Grad, nur 120 Grad
Ölkühleranschluß a la Alttec, Ölkühler von 650-Yamaha, vor dem Motorschutz. Beim Anbau wurde auf Querschnitt-Übergänge geachtet. Verbaut wurden Lochschrauben M8 mal 1mm.

Bei 120 km/h, 40 BAB-km und 28 Grad Umgebungstemp., mit Motorunterblech und geschlossenem Netz im Kotflügel und Ölstand +5mm über max:è 140 Grad.
Die Eingangsschraube zum Ölkühler war mäßig warm. Die Abgangsschraube vom Ölkühler war merklich kälter.

3. oberflächliche Kalkulation
Die Ölmengenverteilung habe ich abgeschätzt nach den Querschnittsflächen.
1. Mengenverteilung
1a.) Kurbelwelle ca. 4 mm Fläche ca. 13 mm²
1b.) Kopfversorgung ca. 1 mm (im Zylinderfuß) Fläche ca. 2 mm²
1c.) Ausgleichswelle ca. 1 mm (durch Düse) Fläche ca. 1 mm²
damit => nur ca. 10 % des Kreislaufes sind gekühlt.
aus den 140 Grad (ohne Ölkühler) 135 Grad (mit Ölkühler).
Ein zweifelhafter Vorteil

2. Öltransport im Zylinder
Mit der Annahme, dass 5 l/min bei 5.000/min durch die Eaton-Ölpumpe gefördert werden, ergibt sich:
Ca. 10 % gelangen nur in den Kopf, d.h. 0,5 l/min. Es liegt am Engpass in der Zylinderfußdichtung.

Bei einer Länge von 0,15 m durch die Bohrung des Standbolzens hinten rechts bleibt eine Verweildauer des gekühlten Öles von ca. 1 sec. Damit ist es warm oder fasst so heiß, wie der Zylinder hinten rechts (wenigstens ist das die Einlassseite !!)
Mit Kühlung ist da nicht viel, Schmierung schon.

4. Konsequenzen
4.1 Nebenstrom-Kühlung
Alttec kühlt durch die Platzierung der Ölkühleranschlüsse nur den Tei des Stromes der zum Kopf (10%) geht.
Seine Anschlüsse sind im oberen horizontal verlaufendem Fluss realisiert, rein und raus.

4.2 Engpass-Beseitigung zum Kopf und 50%-Nebenstromkühlung
Die Kopfversorgung zusätzlich anbringen mittels Paralleler Leitung

Damit : Mengenverteilung
1a.) Kurbelwelle ca. 4 mm Fläche ca. 13 mm²
1b.) Kopfversorgung (im Zylinderfuß) Fläche ca. 2 mm²
1c.) Kopfversorgung (zu AuslassVentildeckel) Fläche ca. 13 mm²
1d.) Ausgleichswelle ca. 1 mm (durch Düse) Fläche ca. 1 mm²
damit => ca. 50 % des Kreislaufes gehen via Ölkühler zum Kopf

Die Ölfilterung über die Kurbelwellen-Backe bleibt nach wie vor aktiv. Allerdings nur statistisch gesehen nur zu 50 % (Nebenstrom-Filterung). Das ist im Kfz-Bau aber üblich.




5. Status-Erfahrung 3 (23. Juli 2009) nach 4. Konsequenzen
Bei 110 km/h, 40 BAB-km und 25 Grad Umgebungstemp., mit Motorunterblech und offenem Netz im Kotflügel und Ölstand +5mm unter max: => 120 Grad.

6. denkbare Weiterentwicklung : Unstellung auf Hauptstrom
6.1 Realisierung
Da machbare Umstellung auf Hauptstromkühlung habe ich mir zum Ziel gemacht. Am unteren Sackloch des Gehäusedeckels, bevor der Hauptstrom sich zur Kurbelwelle und zum Rest aufteilt. In diesem Loch sitzt jetzt der Abgang zum Ölkühler (Hohlschraube M8 mal 1mm). Hier musste ich Alu aufschweißen lassen. Die Kurbelwellenversorgung wurde hier unterbrochen. Sie erfolgt jetzt über den normalen „Alttec-Abgang zum Ölkühler“, er ist jetzt der Ölkühler-Rücklauf. Damoit erhält die Kurbelwelle jetzt ihr gekühltes Öl von oben. Der Rest des Kreislaufes wurde belassen (siehe Punkt 4.2).

6.2 Status-Erfahrung 4 (31. Juli 2009) nach 6.1
Bei 110 km/h, 40 BAB-km und 25 Grad Umgebungstemp., mit Motorunterblech und geschlossenem Netz im Kotflügel und Ölstand = max: => 95 Grad.


Versprechen : Wenn was kaputt geht, werde ich zügig berichten

Mit freundlichen Grüßen Hans-Thomas aus dem schönen und warmen Lich !

[Kristian]

Hallo Hans-Thomas!

Klasse Bericht! Mein Respekt vor Deiner Arbeit!

Deinen super Kühlerfolg hast Du also durch die Steigerung von 10 auf 100% der gekühlten Ölmenge erreicht. Soweit klasse und logisch.

Meine Bedenken wären nur: Wenn das gesamte Öl des Hauptstromes erst durch mehrere Engpässe und den Kühler zu den Lagerstellen geleitet wird, was bleibt vom ursprünglichen Druck noch über? Reicht der aus, um bei Lastspitzen ein ausreichendes Ölpolster an den Gleitlagerflächen zu gewährleisten?

Wohler wäre mir bei einem 2. unabhängigen Kreislauf. Der über eine 2. elektrische Pumpe das Öl aus der Wanne absaugt und dort gekühlt wieder hineinpumpt. Im Fall eines Versagens der Pumpe oder einer Verstopfung bliebe das ursprüngliche System noch voll funktionsfähig, halt so wie es vorher war.

Hab ich es richtig verstanden dass Du mit Fläche immer den engsten Querschnitt der entsprechenden Ölkanäle meinst?

Kannst Du mal ein paar Fotos Deines Systems einstellen?

Kristian

[Merzenich962]

Hallo Kristian,
in die Argumentation sind immer nur die engsten Querschnitte bzw. die Querschnittsflächen der Öl-Kanäle einbezogen. Nur sie sind bei Flüssigkeiten relevant, da sie nicht komprimierbar sind.

Danke für Dein Kompliment. Fotos kann ich leider nicht erzeugen, mir fehlt der Fotoapparat oder das Handy.

Aber ich werde mal einen Bekannten fragen.

mfg Hans-Thomas

[Kristian]

Ich überlege gerade wo man einen Standart-Öldruckgeber ohne Löcher zu bohren einbauen kann. So wäre ein Vergleich des Öldrucks zu einer Original-XL möglich...

Zu Deiner Argumentation: Es ist aber auch von Bedeutung, ob die Verengung nur an einer kleinen Stelle ist oder ob die ganze Leitung so eng ist.

Die hydrodynamische Berechnung von Leitungswiderständen (und den daraus folgenden Druckverlusten) ist sehr kompliziert. Die Berechnung berücksichtigt ausser den Querschnitten und Verengungen auch deren Form, die Oberflächenrauhigkeiten und die ganzen Bögen mit ihren entsprechenden Radien. In unserem Fall nahezu nicht berechenbar. Daher meine Empfehlung die Drücke mal an verschiedenen Stellen unter verschiedenen Temperaturen und Drehzahlen zu messen. Bei ner Original-XL und bei Deiner.

OK, man kann natürlich auch einfach nur fahren und sich über die niedrige Temperatur freuen.
Interessant wäre es trotzdem zu wissen ob der Druckverlust minimal ist oder schon riskant...

Es gibt schon genuch an Ölmangel verreckte XL-Motoren! Und der Teufel ist ein Eichhörnchen im Ölkanal

[Merzenich962]

Hallo Kristian,

bei Ölgeschwindigkeiten um die 3 m/sec sind Deine angeführten Punkte fast zu vernachlässigen. Auch deshalb arbeitet man in der Hydraulik auch mit diesen vergleichsweise kleinen Geschwindigkeiten, da wo es geht.

Und Hightech ist unser Kradel ja nicht.

Zum Thema Ölbedarfe an den diversen Motorstellen :
1. Schmiergung : Lediglich der Zylinderkopf ist gleichtgelagert. Der ganze Rest ist rollengelagert, er brauch daher recht wenig Schmierung. Kann sein das der Schaltautomat gleitgelagert ist. Er wird aber standartmäßig nicht durch den Kreislauf versorgt.

2. Kühlung : Auch hier ist der Zylinderkopf bei Lüftkühlung extrem belastet. Sichtbar ist dies an der braunen Ablagerungen um Kopf rund um die Auslassverntile (verbranntes Öl jenseits 160 Grad). Hier tut Kühlung echt Not. Nicht das der Kopf gleich kaputt geht. Aber die Ventilführungskappen (aus Pastik) werden hart und erfüllen ihren Zweck nicht mehr. Die Auslassventile sehen es auch sehr gerne wenns kälter wird (max 1.200 Grad an der dünnsten Stelle).

mfg Hans-Thomas

[der Geier]

Mahlzeit!

@ Merzenich: So macht man's!

2 Punkte:
Nikrofer bzw. Inkonel geben bereits bei gut 1100 auf und die 30Jahre alten XL-Ventile sind meilenweit weg von diesem Material, unbestritten das sie grenzwertig warm werden, Auslaß Tellerrand ca. um die 800.
Bei einer Kanalweite von z.B. 2mm ne Fließgeschwindigkeit von 3m/sek halte ich selbst im Heißen für Motoröl recht hoch, woher hast du diesen Wert?

Greetz, der Geier, an deinem Bericht kann man sich ein Beispiel nehmen

[Merzenich962]

Hallo Geier,

bei 2mm² und 0,5L/min ergibt sich eine Strömungs-Geschwindigkeit von ca. 4m/sec (einfache Arithmetik, vorrausgesetzt das ich keinen Rechenfehler gemacht habe !!)

mfg Hans-Thomas

[der Geier]

Mahlzeit!

Meinte zwar 2mm Spalt/Durchmesser aber egal.

Mit Rechen kommst du bei Motoröl nicht weiter, die 0,5l ordne ich unter Annahme ein.

Öle besonders Motoröl haben recht eigenartige (teils gewollte) Eigenschaften zum Thema Viskosität! Ab einem Bestimmten Verhältnis Querschnitt zu Länge zu Viskosität steigt der Druck exponentiell extrem an! Zusätzliche Menge wird dabei kaum noch durchgesetzt. Dies gilt vorallem bei kaltem Öl.

Greetz, der Geier, wie Kristian schon andeutete, ohne Druckmessungen kann man sich auf die Mengen nicht verlassen

[Merzenich962]

Hallo Geier,

für mich sind die 0,5L/min keine reine Annahme: Ich setzte dafür den Summe der Querschnitte, wie oben unter Punkt : 3. oberflächliche Kalkulation beschrieben ins Verhältnis. Dies wird bei gutmütigen Bedingungen (kleiner als ca. 10m/sec) auch von Fachleuten so gemacht.

mfg Hans-Thomas

[der Geier]

Mahlzeit!

Ok!

Das müssen andere Fachleute sein.

Greetz, der Geier, Fachleut

[Kristian]

Merzenich, Wenn ich mir im Bucheli die Schmieranlage auf S.68 ansehe, an welchen Stellen hast Du dem Kreislauf nun den Kühler zwischen geschaltet?

Hey Geier, wie siehst Du denn das, dem gebeutelten Motörchen seinen Druck zu nehmen?

[Merzenich962]

Hallo Kristian,

ich habe die Ölsteigleitung im Seitendeckel (rechter Motordeckel, Kupplungseite, senkrecht) habe ich quasi stellgelegt :
Ölsteigleitung-Unten : Abgang zum Ölkühler und dort den Durchgang zur Kurbelwelle verschlossen.

Ölsteigleitung-Oben : Rücklauf vom Ölkühler. Die Kurbelwelle wird also jetzt vom oberen Zugang versorgt, der Kopf wird zusätzlich von hier in den Auslassventildeckel versorgt.

mfg Hans-Thomas

[der Geier]

Mahlzeit!

Moin Kristian, mein Sumomotor bekommt die gleiche Änderung wie von Merzenich angeregt. Natürlich werde ich auf größtmögliche Querschnitte achten, min. 3/8 Zoll! Der XL-Motor (250/500) arbeitet, wie die Suzis früher, annähernd drucklos! Das einzig relevante Gleitlager ist die Nockenwelle und holt sich seine Flächenpressungsstabilität durch die Miniwanne unter der Welle und die Phasen auf der Einlaufseite der Einzellager, der Motor ist sozusagen spritzölgeschmiert. Wenn du die Führungshülsen zw. Deckel und Kopf drausen hast, setz mal den Deckel auf und dreh ihn auf der Dichtfläche, dann siehst du, das der Deckel die Nockenwelle garnicht führt, er hat extrem Spiel. Honda hat auf Ölspülung gesetzt.
Das funktioniert solange reichlich gespült wird.
Auch zu sehen an der nicht druckdichten "Ölübergabe" an die Kurbelwelle, wenn da Druck drauf wäre, würde es gnadenlos vorbeipinkeln.
Generell und besonders bei der XL gilt auf gar keinen Fall unötigen Widerstand aufbauen, das veringert die Menge erheblich!

Greetz, der Geier. trotzdem, gute Kühlung ist wichtig für die XL, sie hat eh ein thermisches Problem!

[Kristian]

Interessant, dass bei der XL der Öldruck nur eine untergeordnete Rolle spielt. Ich habe da nie so im Detail drüber nachgedacht. Bei größeren Mopets und beim PKW-Motor sieht es mit all den Gleitlagern ja ganz anders aus.

Ich bin gespannt auf die Bilder!

[Merzenich962]

Hallo Geier,

Du hast mich verstanden. Die "Druckübergabe" zur Kurbelwelle auf den Punkt gebracht. Die Nockenwellenschmierung richtigerweise als Sumpfschmierung beschrieben.

Querschnitte von 3/8 Zoll sind allerdings nicht erforderlich - meiner Meinung nach. Auch ich hatte mir gedacht den Abgang zum Ölkühler in M10-Hohlschraube zu realisieren (mit Hohldurchmesser von 6 mm) statt M8-Hohlschraube (mit Hohldurchmesser von 4 mm). Als ich mir aber überlegte
a.) wie stiefmütterlich die Nockenwelle über den Zylinderfuß versorgt wird und
b.) welcher Strömungsgeschwindigkeiten da anliegen

habe ich alle zusätzlichen Verschraubungen wie beschrieben in M8 mal 1mm realisiert. Der Alu-Aufrag (beschrieben oben unter Punkt 6.1) wäre auch deutlich klobiger geworden. So käm ich mit einem Materialauftrag von kpappen 10 mm über beide Seiten (rund um den von aussen sichtbaren Knubbel an Deckel zurecht.

Übrigens habe ich einen (nicht passenden) Reservedeckel, der serienmäßig dort innen eine Gußverengung auf 4mm in Durchmesser hat (?? Gußkante ??).

mfg Hans-Thomas