Motoreinstellung

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Ölhand

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Hallo,
da öfter die Fragen nach Einstellmethoden am Motor kamen, stelle ich hier mal ein bisschen ein. Da ich zu faul war alles zu tippen habe ich es kopiert.
Der Öffnungsbeginn des Ansaugventils und der Förderbeginn der Einspritzpumpe sind von der Stellung der Nockenwelle zur Kurbelwelle abhängig. Bei Motoren, deren Einspritzpumpe von der Motornockenwelle angetrieben wird, hat diese (außer den Nocken für das Öffnen und Schließen der Ansaug- und Auslaßventile) zusätzlich noch Nocken für die Betätigung der Einspritzpumpenkolben. Die Nockenwelle steht dann richtig zur Kurbelwelle, wenn der markierte Zahn des Nockenwellenzahnrads in die markierte Zahnlücke des Kurbelwellenzahnrads eingreift.
Bild 1: 1 Nockenwellenantrieb, 2 Kurbelwellenzahnrad, 3 Antriebszahnrad (Ölpumpen), 4 Förderzahnräder (Ölpumpen), 5 Zahnrad zum Reglerantrieb, 6 Auslaßstößel, 7 Einlaßstößel
Bei Motoren, deren Einspritzpumpe von einer eigenen zusätzlichen Nockenwelle angetrieben wird, muß diese natürlich durch ein zusätzliches Zahnrad angetrieben werden. Dies geschieht über ein Zwischenrad, das gleichzeitig als Antriebsrad für die Ölpumpe gilt. In diesem Fall stehen Motor- und Einspritzpumpennockenwelle dann richtig, wenn
a) der mit 1 gezeichnete Zahn des Kurbelwellenzahnrads in die Lücken der beiden mit 1 gezeichneten Zähne des Motornockenwellenzahnrads,
b) der mit 0 gezeichnete Zahn des Zwischenrads in die Lücken der beiden mit 0 gezeichneten Zähne des Zwischenrads und
c) der mit 2 gezeichnete Zahn des Einspritzpumpen-Nockenwellenzahnrads in die Lücke der mit 2 gezeichneten Zähne des Zwischenrads eingreift.
Die Anordnung der Steuerräder ist natürlich nicht immer so, wie im Bild oben gezeigt, sondern von Fabrikat zu Fabrikat verschieden. In jedem Fall aber muß bei ordnungsgemäßem Eingriff der Steuerräder in das Zahnrad auf der Kurbelwelle gleichzeitig auch die durch ein Schauloch sichtbare entsprechende Markierung auf dem Schwungrad (entweder Eö = Einlaß öffnet oder Fb = Förderbeginn) mit der festen Markierung auf dem Kupplungsgehäuse übereinstimmen
Bild 2. FB-Markierung auf dem Schwungrad: 1 Kurbelwelle, 2 Schwungrad,
3 Einstellzeiger am Kurbelgehäuse
Eö- und Fb-Markierung erscheinen im Schauloch, wenn der Motor in Drehrichtung (Uhrzeigersinn, rechts) durchgedreht wird, vor der OT-Markierung; denn Öffnungsbeginn des Ansaugventils und Förderbeginn der Einspritzpumpe liegen immer vor der oberen Totpunktstellung des Kolbens.
Manchmal ist die Markierung für die OT-Stellung des Kolbens auch auf der an der Kurbelwelle befestigten Keilriemenscheibe für den Antrieb der Wasserpumpe und der Lichtmaschine angebracht, die dann jeweils bei der OT-Stellung des Kolbens mit einer festen Markierung am Motorgehäuse übereinstimmen muß.
Bild 3: FB-Markierung auf der Keilriemenscheibe
Da Form und Anordnung der Nocken festliegen und sich nicht verändern können, genügt es, wenn der obere Totpunkt und die dazugehörigen Eö- und Fb-Markierungen für einen Zylinder festgelegt werden. Meistens wird der OT für den ersten Zylinder von vorne gesehen markiert (OT 1). Manche Firmen markieren aber als OT 1 auch den ersten Zylinder von der Schwungradseite gesehen.
Nun ist es für den Schlepperreparaturhandwerker von großem Interesse, wie diese Markierungen festgelegt werden. Denn es kann ja mal vorkommen, daß ein Schlepper in die Werkstatt kommt, an dem vorher in einer anderen Werkstatt das Schwungrad, die Nockenwelle oder die Steuerräder ausgebaut und nicht mehr richtig eingebaut wurden und deshalb die Motorleistung nicht mehr hinhaut. Auch bei einem Defekt der Steuerräder (ein oder mehrere Zähne sind ausgebrochen) kann er sich vor die Aufgabe gestellt sehen, den Motor von Grund auf neu einstellen zu müssen, weil die Ersatzzahnräder nicht gezeichnet sind. Wie wird nun diese sogenannte Grundeinstellung vorgenommen?

Ausgangspunkt ist immer die Ermittlung und Markierung des oberen Totpunktes. Und zwar für den Kolben des Zylinders, den das Werk als ersten angibt. Am sichersten geht man, wenn man den Zylinderkopf abbaut und den OT mit einer Tiefenlehre ermittelt. Man dreht die Kurbelwelle so lange in Drehrichtung, bis der Kolben des ersten Zylinders nach Augenmaß etwa 1 bis 2 cm vor dem OT steht. Dann mißt man diesen Abstand mit der Tiefenlehre genau und markiert diese Stellung entweder durch je einen Markierungsstrich auf der Keilriemenscheibe und dem Motorgehäuse oder (wenn der Motor vom Triebwerk getrennt ist) durch je einen Strich auf der Schwungscheibe und dem Kupplungsgehäuse. Anschließend wird die Kurbelwelle entgegengesetzt der Drehrichtung ganz vorsichtig zurückgedreht, bis der Kolben an der Meßzunge der in der Stellung der ersten Messung festgehaltenen Tiefenlehre anliegt. In dieser Kolbenstellung wird dann gegenüber der festen Markierung der 2. Markierungsstrich am Schwungrad angebracht. Wenn man nun – entweder auf der Keilriemenscheibe oder auf dem Schwungrad – genau die Mitte zwischen der 1. und 2. Markierung anzeichnet, so muß sich dieser Strich dann genau mit der festen Markierung auf dem Motor- bzw. Kupplungsgehäuse decken, wenn man die Kurbelwelle bis zum OT des Kolbens vom ersten Zylinder weiterdreht.
Man kann aber den OT auch annähernd genau festlegen, ohne den Zylinderkopf abzunehmen, also ohne den Kolben freizulegen, und zwar, indem man zwischen Kipphebel und Ventilschaftende des Einlaßventils vom ersten Zylinder ein Flacheisen von höchstens 4 bis 5 mm Stärke klemmt (Bild 4) und dann die Kurbelwelle zunächst rechts herum vorsichtig so lange dreht, bis der Kolben an den Ventilteller anstößt.
Bild 4: Behelfsweise Ermittlung des OT
Diese Stellung des Kolbens wird dann wieder durch je einen Strich am Motorgehäuse und auf der Keilriemenscheibe markiert. Anschließend wird die Kurbelwelle links herum ganz vorsichtig wieder zurückgedreht, bis der Kolben erneut am Ventilteller anstößt In dieser Stellung wird dann die 2. Markierung angebracht. Die Mitte zwischen 1. und 2. Markierung ergibt dann die OT-Markierung auf der Schwung- bzw. der Keilriemenscheibe
Bild 4: OT-Festlegung schematisch
Bei dieser Methode muß man nur beachten, daß das Flacheisen genau parallel ist und nur zwischen Kipphebel und Ventilschaft geklemmt werden darf, wenn das Ansaugventil eine ganze Kurbelwellenumdrehung (also während der ersten Hälfte des Verdichtungs- und der zweiten Hälfte des Arbeitstakts) geschlossen bleibt. Davon muß man sich vorher überzeugen, indem man die Kurbelwelle mehrmals durchdreht. Sonst kann es passieren, daß beim Zurückdrehen der Kurbelwelle der Nocken auf den Stößel aufläuft und die Stößelstange verbogen wird, weil die Ventilfeder durch das Zwischenklemmen des Flacheisens schon so weit vorgespannt ist, daß sie beim Auflaufen des Nockens nicht mehr weiter nachgeben kann.

Nachdem der obere Totpunkt markiert ist, müssen nun die Markierungen für den Öffnungsbeginn des Einlaßventils und den Förderbeginn der Einspritzpumpe festgelegt werden. Die Maße sind in Grad Kurbelwinkel angegeben. Wir müssen uns also entweder eine zum Keilriemen bzw. zum Schwungscheibenumfang passende Gradscheibe anfertigen oder die Winkelgrade in mm Keilriemen-bzw. Schwungscheibenumfang umrechnen. Nehmen wir zunächst die letzte Methode: Angenommen, der Einlaßventilöffnungsbeginn ist mit 20° Kurbelwinkel vor OT angegeben und der Durchmesser der Keilriemenscheibe beträgt 200 mm, dann errechnet sich das Bogenmaß, das auf dem Umfang der Keilriemenscheibe 20° Kurbelwinkel entspricht, wie folgt:
Keilriemenscheibenumfang = 200 mm x 3,14 = 628 mm = 360°.
Für 1° muß dann das Bogenmaß: 628 mm/360° = 1,74 mm,
für 20°: 1,74 x 20 = 34,8 mm betragen.
Dieses Maß muß nun mit einem biegsamen Stahlbandmaß von der OT-Markierung auf der Keilriemenscheibe aus so aufgetragen werden, daß diese Eö-Markierung beim Durchdrehen der Kurbelwelle in Drehrichtung des Motors immer vor der OT-Markierung auf der Keilriemenscheibe die feste Markierung am Motorgehäuse passiert. Denn: Das Einlaßventil öffnet immer vor dem OT.
Nun können wir kontrollieren, ob der Kipphebel das Einlaßventil auch gerade zu öffnen beginnt, wenn die Eö-Markierung der festen Markierung gegenübersteht. Dazu drehen wir zunächst die Kurbelwelle so lange durch, bis der Kipphebel vom Einlaßventil gerade anfängt, sich hochzubewegen, und drehen erst dann weiter, nachdem wir eine Fühllehre mit dem vorgeschriebenen Ventilspielmaß zwischen Kipphebel und Ventilschaftende des Einlaßventils gesteckt haben. Ganz langsam drehen wir mit einer Hand die Kurbelwelle und gleichzeitig zwischen Daumen und Zeigefinger der anderen Hand die Stößelstange des Einlaßventils. Wenn sich die Stößelstange nicht mehr drehen läßt, hören wir mit dem Drehen auf und sehen auf der Keilriemenscheibe bzw. auf der Schwungscheibe nach, ob die Eö-Marke genau gegenüber der festen Marke am Motorgehäuse bzw. am Kupplungsgehäuse steht.
Ist dies nicht der Fall, dann muß – vorausgesetzt, daß wir uns durch mehrmalige Kontrolle fest davon überzeugt haben, ob wir sowohl die OT- als auch die Eö-Markierung ganz genau festgelegt haben – die Nockenwelle ausgebaut und entsprechend verdreht werden. Dabei muß man aber unbedingt auf die Drehrichtung der Nockenwelle achten. Greift das Stirnrad von der Nockenwelle unmittelbar in das Kurbelwellenzahnrad, so dreht sich das Nockenwellenrad entgegen der Motordrehrichtung. Wenn das Einlaßventil zu früh öffnet, muß die Nockenwelle rechts herum um einen oder mehrere Zähne zurückgedreht werden. Wenn es zu spät öffnet, muß es entsprechend links herum vorwärts gedreht werden. Liegt zwischen Nocken- und Kurbelwellenzahnrad ein Zwischenrad, dann ist es genau umgekehrt.
Der Leser, der bisher gefolgt ist und mitgedacht hat, wird nun fragen, welches der beiden Ventile vom ersten Zylinder denn nun das Einlaß- und welches das Auslaßventil ist. Diese Frage ist berechtigt. Denn auf den ersten Blick läßt sich das nicht ohne weiteres feststellen. Wir sehen uns dazu nochmal das Steuerdiagramm an.
Bild 5: Steuerdiagramm
 
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Ölhand

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Im oberen Totpunkt des Auspufftaktes sind die Kipphebel beider Ventile in Bewegung. Der Kipphebel des Auslaßventils beginnt sich gerade vom Ventilschaft zu lösen, d. h., das Auslaßventil ist fast ganz geschlossen. In diesem Augenblick aber beginnt der Kipphebel des Einlaßventils auf den Ventilschaft zu drücken, um das Einlaßventil für den auf den Auspufftakt folgenden Ansaugtakt zu öffnen.
Wir merken uns also: Wenn sich beide Kipphebel bewegen, gehört der zum Einlaßventil, der sich gegen den Ventilschaft nach unten zu bewegen beginnt.

Wenn wir sicher sind, daß die Markierungen für OT und Eö richtig festgelegt sind, können wir uns auch das Bogenmaß für den Förderbeginn ausrechnen und auf der Keilriemenscheibe bzw. der Schwungscheibe so auftragen, daß auch diese Marke beim Durchdrehen der Kurbelwelle in Drehrichtung des Motors die Festmarke auf dem Motorgehäuse bzw. auf der Kupplungsglocke vor der OT Marke passiert. Da der Förderbeginn meistens mehr Kurbelwinkelgrade beträgt als der Öffnungsbeginn des Ansaugventils (siehe Bild 5), auf dem z.B. Eö = 16° und Fb = 22° Kurbelwinkel vor OT betragen), müßten für dieses Beispiel drei Markierungen auf der Keilriemenscheibe bzw. der Schwungscheibe die Festmarke am Motorgehäuse bzw. am Kupplungsgehäuse in der Reihenfolge OT, Eö, Fb passieren, wenn die Kurbelwelle in Drehrichtung gedreht wird.
Nun aber aufgepaßt! Wenn wir den Förderbeginn prüfen wollen, müssen wir die Kurbelwelle bis zum Verdichtungstakt durchdrehen, d.h. um fast eine Umdrehung weiter als bei der Überprüfung des Einlaßventil-Öffnungsbeginns. Denn: Wir können die Kurbelwelle einmal im Auspufftakt bis zum oberen Totpunkt des Kolbens drehen und einmal im Verdichtungstakt. Wenn wir diese beiden Totpunktstellungen, die ja nur einmal markiert sind, verwechseln, dann spritzt die Einspritzpumpe während des Ansaugtakts ein, und das Einlaßventil öffnet während des Arbeitstakts.
Zur Überprüfung des Förderbeginns drehen wir also die Kurbelwelle im Verdichtungstakt so weit, bis die Fb-Markierung auf der Riemenscheibe bzw. auf dem Schwungrad – je nachdem, wo wir die Markierungen angebracht haben – genau gegenüber der festen Marke auf dem Motor- bzw. auf dem Kupplungsgehäuse steht.
Bei den am meisten verbreiteten Bosch-Einspritzpumpen muß sich in diesem Augenblick der Brennstoffspiegel in der Verschraubung der zum ersten Zylinder gehörigen Einspritzdruckleitung gerade zu heben beginnen. Die Druckleitung muß natürlich vorher entfernt worden sein. Stimmt die Förderbeginn-Markierung nicht mit den Werksangaben überein, so ist eine Nachprüfung erforderlich.

Für die Förderbeginnprüfung gibt es drei verschiedene Methoden:
1. die Überlaufmethode,
2. die Steigrohrmethode,
3. die Blasprobe.

Bei der Überlaufmethode muß zunächst die Druckventilverschraubung gelöst und das Druckventil mit Feder aus dem Druckventilträger herausgenommen werden. Anstelle der Druckleitung wird in die Überwurfmutter ein abgebogenes Rohr eingelötet und mit der Überwurfmutter auf die Druckventilverschraubung geschraubt.
Bild 6: Förderbeginnprüfung nach der Überlaufmethode
Nun wird der Motor bei vollem Regelstangenanschlag langsam in Drehrichtung gedreht, bis der Kraftstoff aus dem Röhrchen herausläuft. Das ist das Zeichen, daß die Pumpenkolbenoberkante die Zulaufbohrung freigegeben hat. Wird nun langsam weitergedreht, so tritt immer weniger Kraftstoff aus, zuletzt kommen nur noch einzelne Tropfen.
Wenn sich der letzte Tropfen am Rohr zeigt, so ist dies das Zeichen, daß die Zulaufbohrung im Pumpenzylinder durch die Pumpenkolbenoberkante abgesperrt ist und im gleichen Augenblick die Dieselförderung in die Druckleitung zur Düse beginnt. In dieser Stellung muß sich die Förderbeginnmarke mit der Festmarke decken.

Die Steigrohrmethode:
Bei dieser Prüfmethode braucht die Druckventilverschraubung (in Bild 1 mit Rohranschlußschraube bezeichnet) nicht gelöst zu werden. Druckventil mit Feder bleiben also eingebaut.
Bild 7: ...nach der Steigrohrmethode...
Anstelle des Überlaufröhrchens wird in die Überwurfmutter ein Glasröhrchen (Steigrohr) eingesetzt. Da die Abdichtung des Glasröhrchens in der Überwurfmutter Schwierigkeiten bereitet, empfiehlt es sich, für diese Förderbeginn-Prüfmethode das im Handel erhältliche ,,Wilbär"-Förderbeginn-Prüfgerät zu verwenden.
Durch mehrmaliges Durchdrehen des Motors bei voller Fördermengeneinstellung wird zunächst das Steigrohr etwa bis zur Hälfte mit Kraftstoff angefüllt. Anschließend wird langsam weitergedreht, bis sich der Kraftstoffspiegel bei einem erneuten Pumpenkolbenhub gerade zu heben beginnt – also Förderbeginn (Pumpenkolbenoberkante hat die Zulaufbohrung gerade verschlossen). Die Markierungen müssen nun wieder übereinstimmen.


Für diese Prüfmethode müssen zunächst wieder Druckventil und Feder entfernt, dann die Kraftstoffzuleitung zur Pumpe gelöst und der Kraftstoff aus den Saugräumen geblasen werden.
Bild 8: ...nach der Blasprobe...
Anschließend wird wieder die Überwurfmutter mit dem gebogenen Röhrchen aufgeschraubt. Auf das Überlaufröhrchen wird nun ein Gummi- oder Kunststoffschlauch gesteckt, dessen Ende in einem Glas mit Wasser endet.
Wie aus dem Bild ersichtlich, wird nun über die Kraftstoffzuleitung Luft in den Saugraum geblasen. Solange der Pumpenkolben die Zulaufbohrung freiläßt, treten an dem in das Wasserglas getauchten Ende des Schlauchs Luftblasen aus, und zwar so lange, bis bei langsamem Durchdrehen des Motors in Drehrichtung der aufwärtsgehende Pumpenkolben die Zulaufbohrung verschließt. Das letzte Luftbläschen zeigt den Förderbeginn an.
Von allen drei Methoden ist die Blasprobe die genaueste. Die Steigrohrmethode erfordert sehr gute Augen. Die Überlaufmethode bringt die Gefahr mit sich, daß Druckventil und Feder nicht mit genügender Sorgfalt wieder eingebaut werden oder die Druckventilverschraubung zu schwach oder zu stark angezogen wird. Bei der Überlauf- oder Steigrohrmethode können sich Meßfehler durch nicht einwandfreie Entlüftung ergeben.
Verschlissene Pumpenkolben oder Pumpenzylinder bringen bei allen drei Methoden falsche Ergebnisse. Ein nicht dichtschließendes Druckventil verfälscht vor allem die Ergebnisse der Steigrohrmethode. Deshalb empfiehlt es sich, vor der Förderbeginnprüfung die Pumpen auf Kolben- oder Zylinderverschleiß und undichte Druckventile zu prüfen.

Die Grafiken stelle ich im folgenden Beitrag ein.
 
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