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Aufbau eines 2,4 L Typ 4 Motor - Seite 1

Die Anforderung war einen Motor mit über 150 PS zu bauen, der in allen Drehzahlbereichen einen ruhigen Lauf aber auch gute Leistungsschübe aufweist. Ich habe mich für einen Typ 4 Motor entschieden, da ich einen Typ 1 Motor ab 100 PS nicht mehr für dauerhaltbar halte. Da es trotzdem ein luftgekühlter Motor sein sollte, habe ich mich für einen Typ 4 Motor entschieden.

Die 150 PS sind mit einem 2,0 Liter Motor oder größer erreichbar. Aus Erfahrung ist ein 2,0 L Motor in dieser Leistungsklasse ein sehr aggressiver Motor, der sehr drehfreudig am Gas liegt. Für mein 58er Cabrio schwebt mir ein drehmomentstarker Motor vor. Deshalb habe ich mich für einen 2,4 L Motor entschieden. Wenn man den Motor noch größer wählt, kommt man wieder eine Preiskategorie höher, da eine Kurbelwelle mit größerem Hub, längere Pleuel, längere Zylinder, längere Stößelschutzrohre, ... benötigt wird.

Damit der Motor in allen Drehzahlbereichen Leistung hat, habe ich mich für eine 284° Web-Cam Nockenwelle entschieden. Diese Nockenwelle hat einen Ventilhub von 12,7 mm bei Serienkipphebel. Das Verhältnis zwischen Ventilhub und Ventildurchmesser sollte nicht wahllos ausgewählt werden. Einschlägige Messungen haben ergeben, dass das Verhältnis von Ventilhub zu Ventildurchmesser 27 - 32 % beträgt. D.H. bei einem Ventilhub von 12,7 mm sollten die Ventile eine Größe von 39 - 47 mm haben. Ich habe mich für Zylinderköpfe mit 44 mm im Einlass und 39 mm im Auslass entschieden, da die Zylinderköpfe dann noch genügend Material zwischen den Sitzringen aufweisen. Für die Nockenwelle werden Chrom-Moly Stößelstangen erforderlich. Die originalen Ventilfedern können beibehalten werden. Damit der Hubraum von 2,4 L erreicht wird, müssen bei einer Serienkurbelwelle von 71 mm Hub Zylinder mit einem Innendurchmesser von 103 mm verwendet werden. Der Hubraum berechnet sich wie folgt:

Hubraum   Hubraum Berechnung
   
Teile  
Aufgrund dieser Basis habe ich so einige Teile besorgt:   Motorgehäuse wurden bei Ahnendorp bearbeitet

Bevor das Gehäuse zum bearbeiten geschickt werden kann, muss man sich im Klaren sein, von welchem Hersteller die Kolben und Zylinder bezogen werden, da fast alle Zylinder unterschiedliche Außendurchmesser haben. Ich habe mich für AA Performance entschieden, da die Qualität recht gut ist und nur halb so teuer wie z.B. JE. Für die 103er AA muss das Gehäuse auf 108,50 mm und die Köpfe auf 115 mm aufgespindelt werden.

Das Gehäuse wurde für die Aufnahme der Zylinder auf 108,50 mm und eine Freidrehung für das Porsche Lüfterrad mit einem Durchmesser von 260 mm gespindelt. Um das mittlere Hauptlager wurden Passbuchsen gesetzt, damit die Kurbelwelle sich nicht so stark verwinden kann. Wenn Passbuchsen gesetzt werden, müssen die Hauptlagerbohrungen auf das nächste Übermaß gespindelt werden. Ebenfalls wurde die Kurbelwelle bei Ahnendorp geschliffen einzeln gewuchtet und mit einem neuen Schwungrad und der neuen Druckplatte zusammen gewuchtet.

 
Passbuchsen beim mittleren Hauptlager   neu geschliffene und gewuchtete Kurbelwelle von Ahnendorp

Als nächstes habe ich mich mit den Pleuelstangen beschäftigt. Dazu habe ich gute gebrauchte Serienpleuel mit neuen Buchsen genommen und erleichtert. Die Pleuel dürfen nur am Pleuelauge, auf den beiden Flächen des T-Profils und um die Pleuelschrauben herum bearbeitet werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die Bearbeitung immer nur in Längsrichtung erfolgt. Ein Querschleifen fördert die Kerbwirkung und damit die Gefahr des Brechens der Pleuel. Die Bearbeitung muss an allen Pleuel gleichmäßig erfolgen. Dass kann man am besten durch ein translatorisches Auswiegen ermitteln. Dazu wird das Pleuel auf beiden Seiten einzeln und komplett gewogen.

 
Auswiegen des Pleuelfuss   Auswiegen des Pleuelkopf
 
Gesamtgewicht Pleuel mit Schrauben und Muttern   Erleichterte und polierte Pleuel, die auf das Gramm genau ausgewogen sind

Bevor man mit dieser Tätigkeit beginnt, sollten jeweils die beiden Pleuelteile an der oberen Pleuelseite gekennzeichnet werden, da beim bearbeiten die originalen Markierungen verloren gehen (Einbaumarkierung). Ich habe dazu kleine Schlagzahlen benutzt. Für die Bearbeitung habe ich einen Drehmel mit Schleifaufsatz benutzt. Nach der Groben Bearbeitung habe ich die Pleuel mit 240er Schmirgel, dann mit 400er, 600er 800er und schließlich mit 1200er von Hand nass geschliffen. Zum Schluss habe ich Chrompolitur mit einem feinen Lappen aufgerieben und poliert. Hinterher muss alles gut gereinigt werden, da die Politur sich in den Ölbohrungen absetzt. Bei der Verwendung anderer Pleuel oder Kurbelwellen ist auf das Verhältnis zwischen Pleuellänge und Hub der Kurbelwelle zu achten. Das Serienverhältnis berechnet sich aus der Pleuellänge von131 mm und dem Serienhub von 71 mm. 131/71 = 1,85. Dieses Verhältnis solte den Wert von 1,65 nicht unterschreiten. Die Pleuellänge läßt sich aber auch nicht beliebig wählen, da die Motoren mit langen Pleuel auch sehr breit werden und gegebenenfalls nicht mehr in den Motorraum passen. Dieses sollte vorher genau gemessen werden.

Ich beginne die Montage immer mit der Komplettierung der Kurbelwelle. Dabei gilt alle Teile müssen peinlichst genau gereinigt werden. Das dritte Lager und der Sitz auf der Kurbelwelle muss eingeölt werden. Dabei gilt das erste Lager ist das am Schwungrad. Die weiteren Lager werden von da in Reihe abgezählt. Das zweite ist also das geteilte... . Die Bohrung für den Passstift im dritten Lager muss zur Wange der Kurbelwelle zeigen. Das Lager wird bei Beachtung dieser Lage leichtgängig auf die Kurbelwelle geschoben. Danach wird die halbrundförmige Passfeder für das Kurbelwellenrad mit einem Kunststoffhammer mit leichten Schlägen eingesetzt. Als nächstes muss das Kurbelwellenrad auf 80°C erwärmt werden. Ich lege es dafür ca. 15 Minuten bei 80°C in den Backofen. Bei der Montage muss auf die Einbaulage geachtet werden. Die beiden Markierungen müssen dabei zur Riemenscheibe zeigen. Zur Montage fasse ich das Kurbelwellenrad mit Handschuhen an, öle den Sitz kurz an und presse das Rad mit leichten Hammerschlägen eines Kunststoffhammers über Kreuz ringsum um das Kurbelwellenrad auf die Kurbelwelle. VW benutzt für diese Arbeit eine Hülse im richtigen Durchmesser. Da der Sitz nach der Erwärmung ziemlich leichtgängig ist, habe ich mir die Arbeit eine passende Hülle dafür anzufertigen gespart. Als nächstes wird der Zwischenring aufgesteckt. Ich habe mich für einen einseitig geschlossenen Ring von der Firma SCAT entschieden, da der offene bei hohen Belastungen zum spreizen neigen soll. Das Antriebsrad für den Zündverteiler muss ebenfalls auf 80°C erwärmt werden und anschließend wie das Kurbelwellenrad auf die Kurbelwelle gezogen werden. Die Einbaulage ist dabei egal. Danach wird der Sicherungsring eingesetzt. Das kann ohne geeignetes Werkzeug etwas kniffelig sein. Ich benutze dafür eine Sicherungsring Zange, an die ich kleine Bleche angeschweißt habe, damit man eine größere Fläche an der Zange hat. VW benutzt dafür einen Passenden Kegel über den der Sicherungsring gespreizt wird. Als nächstes werden die Pleuelstangen montiert. Dazu müssen die beiden Hälfen der Pleuelstangen getrennt werden und die Lagerschalen in die Pleuelhälften eingesetzt werden. Dabei ist auf die richtige Einbaulage zu achten. An einer Hälfte ist eine kleine Nase dran, die in die Kerbe im Pleuel eingesetzt wird. Die Lagerschalen sind wieder mit Öl zu benetzen. Danach werden die Pleuelhälften um den Lagerzapfen der Kurbelwelle gesetzt. Die Markierungen der beiden Pleuelteile müssen dabei auf einer Seite sein. Die Muttern für die Pleuelschrauben sollten grundsätzlich immer erneuert werden, da sie sehr hohen Kräften ausgesetzt sind. Die Muttern werden mit 33 Nm angezogen. Nicht ungefähr nach Augenmass sondern mit einem Drehmomentenschlüssel. Nach dem Einbau der Pleuel müssen die eventuell auftretenden Spannungen mit einem leichten Hammerschlag auf beide Seiten der Verschraubung gelöst werden. Nun muss das Axialspiel der Pleuelstangen zur Kurbelwelle mit einer Fühlerlehre gemessen werden. Es darf maximal 0,7 mm betragen. Das vierte Lager wird jetzt mit Öl benetzt und auf die Kurbelwelle geschoben. Dabei zeigt die Nut zur Riemenscheibe. Als letztes wird das erste Lager eingeölt und auf den Kurbelwellenzapfen aufgeschoben. Dabei muss die Bohrung für den Passstift zum Schwungrad zeigen.

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