Umbau auf 350 ccm

 

 Der Motorblock der luftgekühlten RD 250 ist nicht identisch mit dem der RD 350

  • Der 350ziger Zylinder ist höher und die Stehbolzen deshalb länger
  • Der Zylinderkopf hat ein anderes Volumen
  • Das Nadellager im Pleuel ist bei der 350ziger breiter
  • Die Primärübersetzung ist länger
  • Die Ölpumpe ist bei der 350ziger anders übersetzt und fördert mehr Öl bei gleicher Drehzahl

 

1. Problem Stehbolzen

Setzt man den 350ccm Zylinder auf einen 250ziger Motor, so greifen die Zylinderkopfholschrauben nur noch mit 1,5 Gewindegängen, da der 350ccm-Zylinder trotz gleichem Hub höher ist. Grund ist, dass das Kolbenbolzenauge des 350ziger-Kolbens tiefer angesetzt ist. Dadurch reich der Kolben ca. 5 mm weiter nach oben.

Bild: Zylinderkopf auf 350ziger Zylinder mit                   Bild: Vergleich Zylinderkopfschrauben  
        langen Schrauben und 5 Unterlegscheiben.                  RD-Luft und der RD 350 LC

 

Erste Idee war, die längeren Hohlschrauben der RD350LC zu verwenden. Diese sind 75,3 mm lang, also 16 mm länger.  Jetzt sitzen die Hohlschrauben aber in der Stehbolzenbohrung des Zylinders auf, die nur 38 mm tief auf 13 mm Durchmesser gebohrt ist. Danach verjüngt sich die Bohrung auf 9 mm. Also 13 mm Bohrer nehmen und die Bohrung ca. 5 mm tiefer bohren. Nun greifen gut 5 Gewindegänge und das reicht. Die Schrauben sind aber immer noch viel zu lang. Das gleicht man durch 5 dicke Unterlegscheiben aus, die zusammen 12 mm Höhe ausmachen.

2. Problem Nadellager

Der Abstand zwischen den Kolbenbolzenaugen bei der 250ziger ist geringer als bei der 350ziger (siehe Bild oben). Dadurch kann sich das 250ziger-Nadellager zwischen den Kolbenbolzenaugen des 350ziger Kolbens hin und her bewegen. Also unbedingt ein passendes 350ziger Nadellager besorgen. Die Lager der YPVS passen leider nicht, weil sie einen größeren Außendurchmesser haben. Es muss also ein Lager der RD350 Luft oder der R5 sein. Beide passen.

Bild 1: Kolben 250 und 350 im Vergleich                                                        Bild: Nadellager350 hat 22,3 mm das der 250 19,3 mm

 

3. Problem Primärübersetzung

Der 250ziger Motor hat eine kürzere Primärübersetzung als die 350ziger. Dadurch wird bei gleicher Leistung die Kupplung der 250ziger mit ca. 12% mehr Drehmoment belastet. Mit dem richtigen Öl für nass laufende Kupplungen schafft die Kupplung der 250ziger aber die Leistung der 350ziger Zylinder problemlos. Gute Erfahrungen habe ich mit Shell Advance VSX 10W-40 4T gemacht.

 

4. Problem Ölpumpe

Der Ölpumpenantrieb der 350ziger ist 12% höher übersetzt als der der 250ziger. Die gleiche Pumpe fördert also 12% mehr Öl bei gleicher Drehzahl. Bei einem angenommenen Mischungsverhältnis von 1:30 bis 1:50 fehlen folglich 4,0 ccm bzw. 3,4 ccm Öl/Liter Kraftstoff. Ich habe das Problem  durch Beimischen von Zweitaktöl gelöst. Auf 10 l Kraftstoff sind es bei mir 40 ccm Öl.
Es ist übrigens ein Irrtum anzunehmen, dass die RD350 mehr Öl bräuchte als die RD 250. Bei gleicher Leistung brauchen beide gleich viel, nur hat man bei der 350ziger den Gashahn halt weniger weit offen und somit fördert die Ölpumpe weniger.

 

5. Problem Zylinderkopfvolumen

Es ist fast unmöglich 350ziger Köpfe zu bekommen, an denen nicht schon jemand rumgefeilt hat. Fast alle haben ein reduziertes Volumen. In meiner Zylinderkopfsammlung von 10 oder 12 Köpfen variiert die Kantenhöhe am Zylinderkopfrand zwischen 0,5 bis1,5 mm. Nach Aussage von Yamaha-Technikern, hat sich aber der 350er Zylindern in der Höhe nie geändert, folglich die Höhe der Quetschkante  im Zylinderkopf auch nicht. Ich nehme an, dass der größte Wert (1,5mm) dem Originalwert entspricht.

Der Quetschspalt bei der Serie ist somit 2,75 mm (1,5 mm im Kopf, 0,3 mm im Zylinder, 0,95 mm Kopfdichtung). Das ist viel zu groß und das Volumen der Brennraumkalotte viel zu klein.

Dadurch neigen die 350ziger Zylinder im Gegensatz zu den 250ern zum Klopfen. Bei Vollgas dreht der Motor unwillig und rau im oberen Bereich und bei Vollgasfahrt bricht die Leistung plötzlich ein.

Was ist die Quetschkante

Die Quetschkante ist der kleinste Abstand zwischen Kolben und Zylinderkopf am Rand des Kolbens. Die Quetschkante setzt sich zusammen aus der Kante im Kopf (siehe blaue Linien) der Höhe der Zylinderkopfdichtung und dem Abstand des Kolbens in OT bis zur Zylinderdichtfläche.

Auf jeden Fall muss die Quetschspalte im zusammengebauten Zustand nachgemessen werde. Dies erfolgt am besten mit 2 mm Weichlot. Den Draht durch die Zündkerzenbohrung bis an die Zylinderwand einführen und dann Kolben vorsichtig durch OT drehen. Anschließend kann man die Quetschspalte mit der Schieblehre am gequetschten Lot ablesen.
Achtung: Es muss vier Mal gemessen werden: Einlassseitig, Rechts und Links und Auslasseitig. Es sind durch Desaxierung des Zylinderkopfes durchaus 0,2 mm Unterschied drin.

 

Bild: Kante am Zylinderkopfrand (Blaue Linien)

 

Tuning 1: Brennraumoptimierung und Kolbenkühlung -- +8% Leistung

 

Bei den Luftgekühlten RD250/350 bringt die Optimierung der Brennraumform mehr Zusatzleistung als die Bearbeitung der Kanäle und ist gleichzeitig viel weniger aufwendig und riskant. Entscheidend ist die Quetschspalte (Abstand zwischen Kolben und Zylinderkopf in OT am äußersten Rand) und das Volumen des Zylinderkopfes. Bei der Serie liegt die Quetschspalte bei 2 mm (250er) bzw. 2,7mm (350er). Ein Maß von 0,7 mm bis 1,3 mm wären optimal. Im Quetschspalt läuft die Verbrennung verschleppt ab. Das dort befindliche Gas ist für die Leistungsgewinnung weitgehend verloren und erzeugt nur Hitze. Bei der 350er sind das immerhin 10%. Gleichzeitig bieten Kolben und Zylinderkopf im Bereich der Quetschspalte dem heißen Verbrennungsgas viel Fläche an. Je weniger Gas dort verbrennt um so kühler bleiben Kopf und Kolben. Ab 0,8 mm erlischt die Flammfront im Spalt ganz. Im Ergebnis wird Motorklingeln vermieden,  Standfestigkeit und Leistung gehen hoch.

 

Maßnahme

  1. Die Zylinderdichtfläche muss plan gedreht werden bis die Kante (roter Kreis unten) verschwindet.
  2. Dann den Zylinderkopf montieren und messen wie groß der Quetschspalt ist.
  3. Als nächstes den Kopf so weit abdrehen, bis die Quetschkante im Kopf (blaue Linie oben) auf Null ist.
  4. Den Zylinderkopf montieren und wieder messen wie groß der Quetschspalt ist.
  5. Mit Zylinderkopfdichtungen verschiedener Dicke experimentieren bis sich ein Quetschspalt von 1,0 mm einstellt.
  6. Anschließend muss die Brennraumkalotte so weit vergrößert werden, dass das auf der Glasplatte gemessene reine Kopfvolumen wieder um 5 ccm zunimmt (von 17,5 ccm auf 22,5 ccm). Andernfalls klingelt der Motor fürchterlich.

Hinweis:

Die Luftgekühlte läuft nach der Kopfmodifikation mit Zündzeitpunkt 18 Grad vor OT am besten.

 

Bild: Zylinder 350 A/B und 250 A/B original mit Nut in der Dichtfläche (links) und plan gedreht für große Kopfdichtung

Bild: Zylinder kopf links original, rechts Volumenvergrößert

 

Die Verdichtung beträgt jetzt 1:10,2 statt wie in der Serie 1:9,77. Bei warmen Wetter wird er im Teillastbereich klingeln, wie die Serie das auch macht.

 

Bild 4: Leistung mit 2,75 mm Quetschkante                                        Bild: Leistung mit 1,5 mm Quetschspalt
          24 kW, 0-100: 6,86 sec, 1/8 Meile: 9,33 sec                                     26 kW, 0-100: 5,83 sec, 1/8 Meile:9,98 sec

 

Kolbenmodifikation

Abhilfe schafft ein 3-5 mm Loch im Kolben zu bohren, 6-10 mm unterhalb des unteren Kolbenringes. Wenn man in den Kolben hineinschaut, so muß das Loch weit genug weg sein vom Kolbenbodenradius und den Verdickungen der Kolbenring-Verdrehsicherungsstifte.

Dadurch kann die heiße Luft abfließen, die sich über dem Kolbenbolzen staut. Die Wirkung ist enorm. Das Klopfen ist komplett weg und der Kolben bleibt deutlich kühler. Das ist zu erkennen an der geringeren Verfärbung des Kolben innen am Kolbenboden und dem geringeren Ölkohleaufbau.

Tuning 2: Kolbenoptimierung 2 -- 10%-15% Leistungsplus

Die meisten Tuningmassnahmen konzentrieren sich auf die Kanalschlitze, den Einlass- und den Auslassschlitz, manchmal auch die Überströmschlitze.  Dabei bringt das kaum mehr als 5% wenn man beim Serienauspuff bleibt. Viel wichtiger ist es das Augenmerk auf den Bereich unterhalb des Kolbens zu richten. Das dort befindlich Gas ist nicht überwiegend im Kolben sondern zwischen den Kurbelwellenwangen. Dieses Gas gilt es zu mobilisiere und ihm den Weg durch den Kolben zu erleichtern.

In dieser Ansicht von unten in den Zylinder sieht man links schön, wie das Kolbenhemd die kleinen Überströme  zu ca. 50% abschattet, bei den grossen Überströmerd ergibt sich eine fürchterliche Kante. Im rechten Bild gibt das Kolbenhemd die Überströmer schön frei.

2.1 Kolbentuning

Das nächste Bild zeigt deutlich den Flächenunterschied zwischen Serienkolben und modifizierter Version. Aber bei der Bearbeitung des Kolbens ist große Vorsicht geboten.

Bild: Links Originalkolben, Rechts modifizierter Kolben

 

Die Ausschnitte des Kolbens sind durch eine Verdickungen verstärkt, jedenfalls bei den Gußkolben. Diese darf nicht geschwächt werden, sonst bricht das Kolbenhemd in Betrieb ab. Die Verbreiterung erfolgt also überwiegend im unteren Bereich, wo die Verdickung endet.

Bild: Blick in den Kolben auf die Verdickungen an den Kolbenausschnitten rechts und links.

 

Achtung: Das Kolbenhemd darf auf der Einlasseite keinesfalls schmaler als die Breite des Einlass-Schlitzes werden, sonst kippt der Kolben in den Schlitz. Ich habe 2 mm Überstand auf beiden Seiten gelassen.

Bild: Blick von unten in die obere Kurbelgehäusehälte mit eingesetzten Zylindern und Kolben. Links=Serie, Rechts=modifiziert

 

Der Blick von unten in das Kurbelgehäuse und die beiden Bilder unten zeigen, wieviel mehr Querschnitt der modifizierte Kolben jetzt zur Verfügung stellt.

 

 

Dem Kolben habe ich eine größere Kühlbohrung spendiert. Damit war Verdichtungen von 1:10,5 möglich.

Bild: Kolben mit zusätzlichem 5 mm breitem Fenster

2.2 Zylinderbuchsenoptimierung

Die Zylinderbuchse und der Kolben werden unten angeschrägt. Was soll das denn habe ich mich zuerst gefragt, aber erinnern wir und, dass sehr viel Gas zwischen den Kurbelwellenwangen ist, dort wo das Pleul läuft. Ohne Anschrägung sieht dieses Gas einen Durchmesser von 56 mm (64mm Kolbendurchmesser minus 2x 4mm Kolbenwandstärke). Mit Anschrägung ist es ein Durchmesser von 72 mm also 23% mehr.

Bild: Wirkweise der Anschrägungen.

 

Die letzte Tuningmassnahme findet an den Stellen der blauen Kreise statt (unten). Hier sind die Kanten der Buchse genau parallel zur Kolbenbolzenachse zurechgefeilt. Dadurch wird die starke Rücknahme des Kolbenhemdes auf der Auslaßseite erst richtig wirksam.

 

Bild: Zylinderbuchse im Vergleich. Links=Serie, Rechts=modifiziert

 

Nach diesen Maßnahmen erkennt man den Motor kaum wieder. Das Drehmomen nimme von 3000-6000 1/min kräftig zu, ab 7000 fühlt sich die RD an, als bekäme sie Flügel.

3. Fußdichtung als Rippe ausführen

Die Luftgekühlten Zylinder leiden darunter, dass sich der Zylinderfuß um den Auslasskanal herum stark erwärmt. Dem wollte ich durch eine zusätzliche Kühlrippe entgegenwirken. Nach längerem Überlegen war die Lösung ganz einfach. Die Kupferfußdichtung, die ich seit Stage 2 verwende, muss einfach größer geschnitten werden.

Bild 2: Fußkühlrippe (Montage)                                                          Bild Fußkühlrippe (Maße). Dicke 0,85 mm

 

Im Bild kann man gut sehen, wie die Dichtung weit nach vorne und hinten verlängert ist. Auf diese Weise bekommt man eine große Kühlrippe, mit sehr gutem Wärmeübergang geschenkt.