Sommer Diesel 462, Betrachtungen zum Verbrauch

Ein Kommentar in meinem Blog verdient es, ausführlich betrachtet zu werden:

Hallo Oldmann Ich bin hier über euren Blog gestolpert. Zuerst einmal möchte ich sagen das ich die Idee von Herrn Sommer ein Dieselmotorrad zu bauen Klasse finde. Ich hätte jedoch ein Paar Fragen unter anderem zu den wirklich kurzen Wartungsinterwallen (aller 5000km). Ich habe Beruflich als auch Privat sehr viel mit Dieselmotoren zu tun. (Lkw, Schlepper, Pkw, Baumaschienen) Selbst bei letzterem liegen die Wartungsinterwalle jenseits der 5000km/(Betriebsstunden). Und der Hatz 1B40 ist doch als Antrieb unter anderem auch in Rüttelplatten verbaut somit sind Robustheit und Langlebigkeit ja wohl die großen Tugenden dieses Antriebes, Oder? Auch der Verbrauch verwundert mich 2-2,5 Liter sind für ein Motorad mit knapp 170kg nicht gerade Rekordverdächtig. Wenn mann bedenkt das bereits schon 1935 Dieselmotoren z. B. von Deutz oder MWM als Einzylinder extrem Sparsam arbeiteten im Verhältnis: Leistung-Gewicht-Zugleistung. Ja selbst Ottomotoren wie der 109ccm Motor der aktuellen Honda Wave ( Verbrauch meines Neffen ca.80kg 40km tägliche Strecke Tempo 50-90) 1,60 Liter/100km. Herstellerangabe: Verbrauch unter 2l/100km! Oder die neue Honda NC 700 X von meinem Bruder 3-3,5 Liter/100km! 2 Zylinder 670ccm mit 52PS Laut Hersteller V.max 170 Verbrauch nicht mehr als 3,7 Liter auch mit Doppelkupplungs-getriebe Gewicht 228kg !!! Wartungsinterwall alle 12.000km !!! Da muß doch beim Verbrauch noch was machbar sein. Oder? Mit Sicherheit doch ein effizienteres Getriebe!? Stellt euch vor die Sommer Diesel läuft vernünftige 120km/h max. bei einem Verbrauch von 0,75-1,5 Liter im Fahrzyklus Wartungsinterwall alle 20.000km Das wäre Nobelpreisverdächtig. Und ein triumphaler Vorbeimarsch an Milliardenschweren Konzernen wie VW (1 & 2 Liter Auto). Wie gesagt ich finde die Idee des Dieselmotorrades absolut Spitze. Es kommt halt immer darauf an, wieviel Ehrgeiz in einem Projekt steckt. Viele Grüße Karl

Fangen wir mit den Wartungsintervallen an, ein Industriemotor im stationären Betrieb wird nach Betriebsstunden gezählt, 
die Kilometerleistungen einer Rüttelplatte halten sich in Grenzen 
Vorgabe Hatz, alle 250 Betriebsstunden Ölwechsel und Ventile prüfen, ggf einstellen.
Je nach Einsatzzweck, Fahrstil etc. kann man sich nun darüber streiten, was im Schnitt in einer Stunde an Kilometern gefahren wird, 
denke 50 km / h ist ein vernünftiger Ansatz. 250 h x 50 km = 12.500 km.



Ups, wie kommt Dr. Sommer dann auf 5000 km?
Wechselnde Drehzahlen, mitunter stundenlange Autobahnfahrten am Leistungslimit (2 Personen, Gepäck), 
Betrieb mit Seitenwagen stellen deutlich höhere Anforderungen als konstante 3000 1/min.
Dann fährt mancher im Jahr 3000 km, so alle 2 Jahre sollte das Öl, unabhängig von der Kilometerleistung gewechselt werden.
Mit 5000 km ist man auf der absolut sicheren Seite, vernünftiges Öl vorausgesetzt. 
Wenn das dann auf einer Extrem Tour mal 7500 km drin ist, passiert auch nichts 

Verbrauch:
Hier muss meines Erachtens zwischen altem und neuem Modell differenziert werden.
Deutlich leichter, alles wirklich fluchtend und der Zahnriemen machen sich bemerkbar.
Nach meinen Schätzungen dürfte das 0,2 bis 0,3 Liter weniger bewirken. 
Allerdings fehlen da noch statistisch relevante Daten, aber ich kenne einzelne, die um, teilweise deutlich unter 2 Liter verbrauchen.
Schon beim alten Modell gab es, je nach Gewicht und Fahrstil, Differenzen von 0,5 Liter.

Was natürlich auch berücksichtigt werden sollte, der Motor ist nicht für den Betrieb mit stark wechselnden Drehzahlen konstruiert!
Da wäre mit einer elektronischen Regelung sicher was zu holen. Aber, der Vorteil des einfachen, robusten Betriebes, ohne Elektronik, 
Flüssigkeitskühlung wäre dahin. Wer mal versucht hat, an einer 650 er BMW X-Country die Zündkerze zu finden, weiß was ich meine.

Getriebe
Ja, eine alte Konstruktion, frisst sicher einiges an Leistung.



Aktuelle Mopeds haben fast alle Motor und Getriebe in einem Block.
Pre Unit Konstruktionen gibt es, aber der Block muss auch halbwegs passen und bezahlbar sein.
Aus der Historie ergab sich die Verwendung des Royal Enfield Getriebes, irgendwann kommt da (wenn es die 4 Gang nicht mehr gibt) was anderes,
aber bis dahin....

Überlegungen:
Hätte ich richtig Kohle auf dem Konto, würde ich die Innereien von Motor und Getriebe DLC Beschichten lassen.



Wäre ein interessanter Versuch zur Reduzierung der inneren Reibung.
Aber, vermutlich stehen finanzieller Aufwand in keiner akzeptablen Relation zum Nutzen 

Resümee:

Auf Leistung, Höchstgeschwindigkeit etc. bezogen braucht eine Sommer Diesel mit der Spanne von 1,8-2,5 Litern / 100 km relativ viel Kraftstoff.
Absolut betrachtet ist der Verbrauch natürlich trotzdem sehr niedrig, selbst wenn die (noch) vorhandene Preisdifferenz zwischen Diesel und Benzin nicht berücksichtigt wird.
Die Gesamtkosten im Unterhalt, eine Lebenserwartung von >= 150.000 km machen den Betrieb (nicht die Anschaffung) ausgesprochen günstig.
Der Motor läuft zur Not auch bei Totalausfall der Elektrik, ein Punkt der mir nach den Erfahrungen mit der 650 er BMW ausgesprochen wichtig ist. 

Was sich nicht in Zahlen ausdrücken lässt, sind die Emotionen beim Fahren und eine sonst kaum zu kaufende Exklusivität.

Geht es nur um wirtschaftliche Betrachtungen, gibt es diverse billigere Alternativen 

 eine der letzten auf RE basierenden, Nr. 295 von 310
 EX.: 38 völlig unwichtige Mopeds 

Betrachtungen zum Verschleiß im Motor, Grundlagen.

Einige Betrachtungen zum Verschleiß im Motor.
Quellen: Wiki, Schulbuchzentrum, eigene und Forumsbilder, Internet, rudimentäre Erinnerungen an frühere Ausbildungen  

Als Einstieg und Erinnerung eine kleine Animation des 4 Takt Otto Motors:

 

Um zu verstehen, wo und wodurch Verschleiß entsteht, müssen die wirksamen Kräfte bekannt sein.



Das Bild ist gut, es zeigt, dass sich die Kraft p, die von oben auf den Kolben drückt (in unserer Animation Takt 3), sich in 2 Kräfte zerlegt. 
Nämlich Fp (geht ins Pleuel und dreht die Kurbelwelle) und in FN (drückt den Kolben seitlich an die Zylinderwand.
Diese Verteilung dieser Kräfte ist abhängig von der Stellung und Länge der Pleuelstange. Steht die waagerecht, existiert der größte Hebel und es wirkt die größte Kraft auf die Kurbelwelle. Steht die Senkrecht, knallt die ganze Kraft über Kolbenbolzen, Pleuellager in die Kurbelwellenlager ohne eine Drehbewegung zu erzeugen (OT und UT).

Es dürfte bekannt sein, dass der Zündzeitpunkt schon vor OT Ende des 2. Taktes erfolgt. Der Grund liegt darin, dass unser Kraftstoff-Luftgemisch eine gewisse Zeit zum Verbrennen und Druckaufbau benötigt. Damit der Motor, der ja nur im Arbeitstakt Energie liefert, überhaupt läuft, muss ich diese irgendwie Speichern.
Sonst würde es beim 1-Zylinder den Kolben nach unten hämmern, fertig. Das Geschieht über die Schwungmasse. Sie bewirkt auch, dass die Bereiche OT und UT schnell überwunden werden. Eine grosse Schwungmasse bewirkt einen runden Motorlauf, aber auch träges Ändern der Drehzahl auf Grund der Massenträgheit.
Hochverdichtete Rennmotoren mit sehr kleinem Schwungrad benötigen daher eine höhere Leerlaufdrehzahl.

Zu niedrige Drehzahl erhöht die Lagerbelastung stark, der Motor zündet vor OT, da er nun langsamer als vorgesehen läuft, erfolgt die Kraftentfaltung auf den Kolben u.U. schon in OT und dann knallt es auf die Lager.

Zurück zum Bild mit dem Pleuel, erhöhe ich bei gleichem Abstand von der Kurbelwelle zum Zylinder den Hub (wird bei der 624 er gemacht, Bohrung bleibt gleich wie bei der 535 er, nur Hub erhöht sich), steht das Pleuel zwischen OT und UT natürlich schräger und die Kraft FN erhöht sich. 
Kann jeder selbst testen, einen Nagel ins Holz hauen, steht der schräg, kippt er seitlich weg.

In der Praxis haben wir im Arbeitstakt die höchsten Kräfte, in der Animation dreht die Kurbelwelle nach links, dass Pleuel steht also dann logischerweise schräg nach rechts geneigt, die Zylinderwand hat rechts den stärksten Abrieb im oberen Bereich, nach unten nehmen die Kräfte langsam ab.

Verschleiß entsteht da, wo 2 Materialien Kontakt haben und gegeneinander bewegt werden.
Kolben zu Zylinder, Lager, Nockenwelle zu Stößeln oder Kipphebel, Ventile etc.

Wovon ist nun die Höhe des Abriebs abhängig?
Einmal von der Geschwindigkeit mit der sich die Oberflächen gegeneinander Bewegen und natürlich vom Druck mit dem die Flächen gegeneinander gepresst werden.

Am Beispiel eines Kolbens recht gut zu verdeutlichen, dreht sich der Motor schneller, muss er folgen. 
Allerdings bedeutet mehr Drehzahl bei verschiedenen Motoren nicht automatisch eine höhere Kolbengeschwindigkeit. 

Eine 535 er Enfield hat 90mm, die 624 er 105mm Hub. 
Bei 5000 1/min 15 m/s zu 17,5 m/s. Ab 20 m/s wird es im Serienbereich langsam komisch  
Kolben wird von 0 (OT) auf maximalen Speed beschleunigt und dann wieder auf 0 (UT) abgebremst.
Je schwerer der Kolben, umso hoher die Kräfte auf Kolbenbolzen, Pleuellager und den Kolben selbst, 
wenn er abreisst, dann im Regelfall oberhalb des Kolbenbolzens.

Daher sind Gewicht und Festigkeit des Kolbens entscheidende Faktoren, Stichwort geschmiedete Kolben.
Diese benötigen allerdings mehr Einbauspiel, da sie sich bei Erwärmung stärker ausdehnen. 
Klappern kalt gerne, auch etwas höherer Ölverbrauch ist möglich.

Zwecks Übersicht geht es im 2. Teil weiter 

Betrachtungen zum Verschleiß im Motor, Beispiele.

Im Teil 1 ging es um Grundlagen, hier will ich nun Anhand zweier Beispiele die konstruktiven Unterschiede aufzeigen.
Quellen, RE Unterlagen vom Importeur, eigene und Forumsbilder

Betrachtet wird der Hatz 1b40, dazu dann der EFI Motor. 
Das hat nichts mit Besser / Schlechter oder einer Wertung zu tun. 
Vorteile in der einen Richtung werde fast immer auch mit Nachteilen erkauft  

Beginnen wir mit dem ohne Zündkerze:



Drehzahl 4000 1/min
Kolbengeschwindigkeit ≈ 10 m/s, angeblich 11 Ps  

Die Kurbelwelle wird in einem Gleitlager (links auf dem Bild) und einem Rollenlager geführt



Mit der Kurbelwelle kann man auf die Jagd gehen, ist als Keule einsetzbar..



Der Kolbenbolzen hat ≈22mm Durchmesser
Das Gleitlager links 36mm Durchmesser, dass Rollenlager rechts 50mm Innendurchmesser, 110mm, Aussendurchmesser, 
ist 27mm, Tragzahl 65 kN, 1,05 kg Gewicht (nur das Lager)  

Die Gleitlagerseite verträgt wesentlich höhere Kräfte als das Rollenlager, genaue Zahlen sind mir nicht bekannt. 
Sollte, solange vernünftiges Öl da ist, eigentlich ewig halten.

Hier ein Blick auf Kolben und Zylinder (≈29.000 km)



Nun der mit Zündkerze:

Drehzahl 5500 1/min, 16,5 m/s Kolbengeschwindigkeit ≈ 28 Ps



Die Kurbelwelle der EFI ist links 2 fach gelagert, Rollenlager 6305 d 25mm, D 62mm, B 17mm, Tragzahl 23,4 kN, 0,23 kg Gewicht
Zylinderrollenlager NU 305 d 25mm, D 62mm, B 17mm, Tragzahl 46,5 kN, 0,28 kg (d Innendurchmesser = Durchmesser Kurbelwelle an der Lagerstelle, 
D Aussen.., B=Breite). Rechts sitzt ein einfaches Kugellager.
Wie bei dem Hatz, da wo die höchste Belastung ist (Abtrieb auf die Kupplung), sitzt bzw. sitzen die stärksten Lager.



linke Seite





Kurbelwelle



rechtes Lager



Resümee: 

Natürlich hat Fahrstil, Motorenöl etc. einen massiven Einfluss auf den Verschleiss. Hier geht es mir aber um die konstruktiven Einflüsse.
Im Vergleich EFI zu Hatz fällt beim Diesel die gewaltig dimensionierte Kurbelwelle auf, 
die in Verbindung mit den riesigen Lagern für eine hohe Laufleistung bürgt.
Vor langer Zeit gab es 180 er Mercedes Diesel 180 d (W120), der machte im Taxi Betrieb mitunter 500.000 km.
Solche Motoren werden heute nicht mehr gebaut. Wenig Leistung, niedrige Drehzahl, massive Konstruktion ist das Rezept.

In den 50 iger Jahren dürfte die Masse der Einzylinder nach 30.000 reif für die Überholung gewesen sein, Fertigungsqualität und Präzision waren nicht auf dem heutigen Niveau. Erfahrungen aus dem Forum belegen das, allerdings gibt es deutliche Ausreisser nach oben und unten.
Natürlich kann mit der aktuellen Technik eine klare Verbesserung eingebaut werden, exakt fluchtende Lagersitze die auch wirklich rund sind, 
bessere Kolben, Alpha Welle usw.
Yetis 624 er hat nach meinen Informationen ≈60.000 km runter. Allerdings hat diese Qualität ihren Preis