Also zum Thema Luft- und Wasserkühlung sowie China-Motoren musste ich auch etwas Erfahrung sammeln.
Als ich die Lok geplant habe (2016/17), standen die o. a. interessanten Zweizylindermotoren mit Wasserpumpe noch lange nicht zur Verfügung. Auch die kleineren niedrigtourig laufenden Verbrenner mit und ohne Hit & Miss aus China (s. M12 der Ricklef, wäre aber für die Faur zu schwach) gab es zumindest hier noch nicht
Mein erster eigener Versuch mit einer "Internal Combustion Engine" war mit einem luftgekühlten Zweitaktmotor, gebaut nach modifizierten Plänen von Jan Ridders (baut tolle Motoren + kostenfreie Baupläne, Spende optional, ich liebe seine Modelle):
https://www.youtube.com/watch?v=4iGY6k9LidQ
Ich habe an diesem Motor sehr viel gelernt und der Bau hat mir viel Freude bereitet. Toll ist z.B. der Oberflächenvergaser wie im ersten Benz Automobil. Der Motor läuft sehr gut, Leistung und Drehzahl sind auch oK, aber zweitakt-typisch ohrenbetäubender Krach (im Video irgendwie sehr leise) den ich auch mit den Hinweisen von Herrn Ridders nicht gebändigt bekam: Entweder laut und Leistung oder läuft gar nicht. Der Motor bekam also einen Ehrenplatz in der Vitrine, schade eigentlich, die Größe hätte super gepasst.....
Zweiter Versuch wieder mit einem Bauplan von Jan Ridders, diesmal ein modifizierten 4-Taktmotor mit Drehventilsteuerung (ich hatte Respekt vor dem Einschleifen von Tellerventilen, ist aber eigentlich nicht schwierig): Habe den Motor trotz guter Kompression und Leichtgängigkeit nicht ans Laufen gebracht, sehr wahrscheinlich wegen viel zu kleiner Schwungräder für die Kompression und das relativ hohe Volumen (ca. 15 ccm).
Dritter Versuch war dann der "kleine Karl" von Bengs:
https://youtu.be/mAmB96MwLLw?si=98FjCHW6riVUk--G
Der Motor kam meinen Vorstellungen (Geräusch, Leistung, niedrige Drehzahl) bei ausgesetzter Hit & Miss-Steuerung sehr nahe. Die China Varianten kamen übrigens kurze Zeit später auf den Markt, ein Schelm wer Böses dabei denkt. Es gab aber nicht unerhebliche Probleme mit dem Motor, der eher nicht für den Dauerbetrieb konzipiert ist:
1. Der Motor ist für die Spur G zu breit, u. a. wegen Hit & Miss-Regelung und besonders wegen der außenliegenden Riemenscheibe für Flachriemen (optisch alles sehr schön)
2. zu schlechter Massenausgleich, der Motor spring rum wie ein Böckchen (auch die China-Modelle teilweise)
3. Luftkühlung bei ausgesetzter Hit & Miss Steuerung nicht ausreichend (Viton-Kolbenring verschleißt dann rasend schnell)
4. Messinglaufbuche verschleißt schnell
5. Schwungräder nicht ausreichend befestigt
6. offene Bauweise führt zu massiven Ölverschmutzungen im Motorraum und auch im Führerhaus
7. Auspuffauslass ist unten, für die Faur wäre oben besser (aber Luxusproblem)
Brauchbar waren für mich der Zylinderkopf mit Zubehör (Stößel), Kolben und Pleul sowie die Zahnräder für die Steuerung der Nockenwelle.
Daraus habe ich dann meinen ersten Motor mit Massenausgleich nach dem Boxerprinzip und Motorblock mit Wasserkühlung (hält bis heute) entwickelt:
https://www.youtube.com/shorts/zHgCUO15Ilg
Der Motor passte jetzt von der Breite, Die Nockensteuerung wurde ganz schmal ohne Hit & Miss ausgelegt, gut funktionierender Massenausgleich. Transmission mit Zahnriemen, Flüssigkeitskühlung, V2A-Laufbuchse lösten die Probleme mit der Standfestigkeit von Laufbuchse und Kolbenringen. Und weil man dem Massenausgleich "stundenlang" zusehen mochte spendierte ich ihm einen Deckel aus Acryl für das Kurbelgehäuse.
Die Versuchsfahrten mit dem "Versuchsträger" waren vielversprechend, insbesondere der Generatorbetrieb überzeugte mich:
https://www.youtube.com/watch?v=hCMn49GgMhE
Der Motor wurde auch so in die finale Lok eingebaut. Im Probebetrieb ergaben sich aber doch diverse Probleme mit der Standfestigkeit. Neben der Kühlwasserpumpe hatte der Motor folgende Probleme:
- Schwungscheiben lockerten sich auf der Kurbelwelle. Grund ist hier der kombinierte Anlasser - Generatorbetrieb. Dies führt zu sehr kurzen aber sehr heftigen Lastwechselreaktionen mit der Tendenz alles zu zerreißen. Gefühlt wirken hier mehrere PS auf die klein dimensionierten Teile ein.
- Neben den Problemen mit den Schwungrädern (Festsetzen mit M4 Inbusschrauben auf der abgeflachten Kurbelwelle reichte nicht, Kleben war OK aber halt nicht mehr problemlos demontierbar) wurde nach jeweils ca. 10-20 Stunden auch zweimal die doppelt gekröpfte , nur 2-fach gelagerte Kurbelwelle zerlegt (Erste Kurbelwelle Messing/Silberstahl quer konisch verbolzt und geklebt, 2.Kurbelwelle Silberstahl/V2A geklebt und längs konisch verbolzt)
- Das Kurbelgehäuse ließ sich nicht ausreichend abdichten, so dass Öl sich übermäßig im Motorraum verteilte.
also insgesamt ziemlich unbefriedigend.
Jetzt kam mein erster China Motor (1 Zylinder Toyan 4-Takt-Motor, luftgekühlt, ca. 3,5 ccm als Bausatz erstanden) ins Spiel.
Der Zusammenbau des schön verpackten Motorbausatzes und der erste Probebetrieb waren recht vielversprechend.
aber.....
- Der Motor war zu hoch und mit dem beigefügten Anlasser zu breit
- der Anlasser war nicht für Dauerbetrieb als Generator geeignet
- Die Grundlastdrehzahl war ziemlich hoch (ca. 3000 U/min).
- positiv fand ich das Geräusch des schönen Labyrinth-Schalldämpfers, der sich aber auch nicht einfach mit der vorgegebenen Position der Auspuffendrohre verbinden ließ.
Ich habe hierzu folgende, recht aufwendige Lösung gefunden:
Der Motor wurde ca. 10° schräg gestellt (Höhenproblem gelöst) und elastisch so gelagert, dass er auf die ursprünglichen Motorbefestigungen passte. Motor hinten - Generator vorn. Die Koppelung an den Brushlessmotor in Längsrichtung erfolgt auf den Generator über eine 2:1 Zahnriehmengetriebe (Generator/Anlasserdrehzahl ca. 6000 U/min) und eine Modellbau Kardankupplung.
Der Auspuff wurde aufwendig umgebaut, so dass er passte und auch noch einen guten Sound hatte.
Auf dem Prüfstand alles sehr vielversprechend, vor allem problemloses Anlassen und jede Menge Power im Generatorbetrieb.
Also Einbau in die Lok. Im Praxisbetrieb gab es leider viele Probleme:
1. Die Lastwechselreaktionen nach dem Anlassen zerlegten alle Kardankupplungen nach wenigen (<10) Starts:
2. Etwas bessere Ergebnisse ergab eine elastische Kupplung mittel dem abgebildetem Druckluftschlauch, aber auch diese Konstruktion war nicht ausreichend standfest.
3. Der Motor ölte stark. das Öl aus dem Auspuff und dem Kurbelgehäuse musste separat in einem Sammelbehälter abgeschieden werden. Dieser war nur noch sehr schwierig bzw. unterdimensioniert unterzubringen., Das Kurbelgehäuse bekam ich nicht dicht.
4. Der Motor zeigte nach ca. 1 Monat Probebetrieb bereits sehr starke Korrosion an der Kurbelwelle und ließ in der Kompression / Leistung deutlich nach (20 Betriebsstunden ?), Die Einstellungen am Vergaser mussten laufend verändert werden.
Mit diesen Problemen kam der Motor mit Einbaurahmen auch in die Vitrine. Wahrscheinlich muss der Motor doch mit deutlich höherer Drehzahl (> 4000 / min) betrieben werden, was ihn aber für mich als Lokomotivmotor uninteressant macht. Trotz der Korrosion an der Kurbelwelle ist der Motor übrigens immer noch sehr leichtgängig.
Insgesamt gefiel mir dann doch mein stark modifizierter kleiner Karl am besten. Also nochmal gebaut um die Kinderkrankheiten abzustellen:
Kurbelgehäuse komplett aus 2 mm Messing mit Verstärkungen für die Lager gebaut. Abdichtung mit Flüssigdichtstoff für Hydrauliksysteme "AN 305-42" , Fa. Weicon (Empfehlung/Bezug von Ralph Reppingen). Funktioniert einwandfrei, auch als Schraubensicherungslack (gut lösbar) klasse.
Am meisten Angst hatte ich vor der Kurbelwelle: 3. Versuch mit Kurbelwangen aus Automatenstahl, Loctiteklebung + Querverbolzung, Achse wieder aus Silberstahl 6 mm. Der Automatenstahl lässt sich viel präziser als V2A bohren und aufreiben, das Ergebnis war auch vor der Verklebung sichtbar besser und hält bis heute (> 100 Betriebsstunden)
Das Problem der Schwungräder ging ich wie bei einem Autorad an. Auf der Kurbelwelle wurde eine Radnabe querverbolzt (reversibel) fixiert. Auf die Nabe sind die Schwungräder präzise aufgeschraubt. Eine aufwendige Konstruktion, aber bislang völlig problemlos und leicht demontierbar.
Das Öl aus dem Treibstoffgemisch sammelt sich jetzt weitegehend im Kurbelgehäuse und pflegt damit den Viton-Kolbenring (nach ca. 50 h das erste Mal getauscht (geht in 30 min). Von Zeit zu Zeit sauge ich es über eine Wartungsöffnung mit einer Spritze ab. Die Lastwechsel machen sich nur noch am Zahnriemenritzel des Generators (Außenläufer Extron 780 KV) bemerkbar. Die gehärtete Motorwelle wurde mit Diamantwerkzeugen quergebohrt, seitdem hält es auch dort.
Der Motor arbeitet seit 2 Jahren sehr zuverlässig - bis auf die Kühlwasserpumpe. Ich bin recht guter Dinge, dass das Problem ist jetzt auch gelöst ist (bis auf das Kühlmittel).
Hallo Ottmar: also zu dickflüssig ist das G12(+) glaube ich nicht, die Pumpe läuft erstmal kurz ganz normal und wird dann immer langsamer bis sie quasi fest sitzt. Stark verdünnt geht es, ich weiß aber nicht ob es Sinn macht. Ich habe gute Kontakte zu einer freien Kfz-Werkstatt meines Vertrauens und werde mir da mal diverse Proben holen und berichten. Die verdünnte Variante behalte ich aber im Auge.
Deine Luftkühlung mit ausgeklügelten Leitblechen finde ich auch prima. Wenn mich die Wasserpumpe mal wieder nerven sollte, ziehe ich das auch in Erwägung. Einen schönen Zylindermantel mit Luftschlitzen habe ich schon.
Also abwarten, beobachten und erforderlichenfalls weiterexperimentieren. Deshalb machen wir das ja oder?
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. Der erste Eigenbau einer Kreiselpumpe funktionierte auch nur kurz, wegen Korrosionsproblemen. Also wieder die China-Springbrunnenpumpen umgebaut: passende Anschlussnippel + bessere Abdichtung komplett mit Flüssigmetall ergibt immerhin ca. 70-80° Belastbarkeit für einige Zeit, besser aber optisch und funktionell nicht befriedigend:
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