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Tuning des X5N2

Hier beschreibe ich die Tuningmöglichkeiten des X5N2 Motors und dessen Charakteristik. Achtung, ich bin hier nicht das Maß aller Dinge, es gibt noch viele andere Möglichkeiten, aber bei diesem seltenen und alten Motor mache ich nur behutsame Modifikationen, bzw. optimiere da, wo die Serienkompromisse die Lebensdauer verringern (Thema Kolbenbolzenversatz). Wilde Tuningstufen werden mit einem anderen, verbreiteten Alumotor gemacht.

Zylinderkopf

Der Zylinderkopf ist werksseitig sehr großzügig ausgelegt. Die Ansaug- und Abgaskanäle sind teilweise in mehreren Winkeln gefräst. Auch die Strömungsverhältnisse um die geöffneten Ventile sind durch die kugelförmige Ausfräsung um die Ventile relativ günstig. Ich verrunde lediglich die Kanten an den Kanälen und weite den Kanal minimal in Strömungsrichtung neben den Ventilführungen. Gerade die Führung des Einlassventils ragt weit in den Kanal. Hier ist bei allen Motoren ein prinzipieller Engpass. Allerdings ist beim Murena Zylinderkopf der Auslasskanal im Bereich der Ventilführung sehr eng. Hier kann man einen Steg links und rechts neben der Ventilführung freifräsen.
Die Verwendung der Einspritzanlage ermöglicht mir, eine höhere Verdichtung zu fahren, da die Gemischwerte und der Zündzeitpunkt keiner mechanischen Alterung unterliegt. Hierdurch erreicht man thermodynamisch eine bessere Ausnutzung der Verbrennungsenergie. Man kann hierzu entweder den Motorblock etwas abfräsen, oder da ich den Kurbeltrieb nicht antaste, den Kopf in meinem speziellen Fall um 1mm abfräsen. Die gemessenen Werte habe ich in der Tabelle festgehalten. Nicht in der Tabelle ist der Restbrennraum in OT und ZK-Dichtung.

Trotz dem gefrästen Brennraum im Zylinderkopf werden nach der Ventilmontage noch mal die Brennräume ausgelitert. Die Ventile sind werksseitig ungleichmäßig geschliffen. Auch diese Unterschiede kann man mit Feinarbeit ausgleichen.

	Angabe	Gemessen	"bm spec."
Brennraum		54.5 cm2	49.7cm2
Verdichtungsverhältnis	9.45:1	9.3:1	10:1

Durch das Nacharbeiten der Ventile ergibt sich praktisch bei meinem Motor ein neues Verdichtungsverhältnis von 9.9:1.

Das Polieren der Kanäle ist eine Finte und wird inzwischen nicht mehr gemacht. Den Unverbesserlichen, die sich nicht weiterentwickeln wollen gibt es noch und es fallen immer wieder Leute darauf rein. Siehe auch die nicht mehr existenten Flchschieber Drosseln. Selbst die Formel 1 fährt mit althergebrachten Drosselklappen. Es reicht, die Wände feinkörnig zu schleifen. Wer es perfekt haben will, läßt die Kanäle auf einer 5-Achs CNC Maschine identisch formfräsen. Aus dem Grund ist auch bei dem Zylinderkopf keine große Arbeit nötig. Die größten Strömungsverluste treten am Vergaser (kleine Ansaugquerschnitte), Ventilspalt (Nockenwelle/Ventilhub) und dem gestuften Übergang Zylinderkopf/Auspuffkrümmer bei Verwendung eines Devil Fächerkrümmers auf. Ja! Auch eine plötzliche Querschnitterweiterung stellt einen Strömungswiderstand dar, leider wissen das nicht viele Leute...

Kanalarbeit

Viel Arbeit und viel Späne macht das Ausarbeiten und Angleichen der Kanäle von Ansaugkrümmer und Zylinderkopf. Der Ansaugkrümmer hat bei meinem Motor genau die Kontur des Kanales im Zylinderkopf. Hierfür muss man eine Schablone anfertigen und an Kopf und Kümmer anzeichnen. Ich habe es geprüft, indem der Krümmer an den Kopf geschraubt wird und mit dem Finger die nicht sichtbaren Übergänge abgetastet werden.
Keine Kanten und keine Querschnittsprünge sind mehr vorhanden! Damit gibt es am Übergang keine Verwirbelungen.

Ventile

Die Ventile zeigen sich noch in sehr gutem Zustand. Da ich die Nockenwelle in Originalzustand lasse, werden zu Verbesserung der Zylinderfüllung die Ventile auf "Rim Flow" Charakteristik umgebaut. Damit erreiche ich ein besseres Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und auch weniger Strömungswiderstand bei hohen Drehzahlen. Durch die Verwendung einer Drehbank mit Spannzange lässt sich dies erreichen. Ansonsten werden die Ventile gereinigt und poliert. Danach werden sie DLC beschichtet, eine harte Gleitschicht. Damit haften Ablagerungen schwerer an und der Verschleiss wird geringer.

Zur damaligen Zeit high Tech, aber heute hoffnungslos überholt sind die natriumgefüllten Ventile des 505 Turbo Motors. Selbst hochgezüchtete Rennmotoren über 70kW/l Hubraum haben heute sogenannten Bimetall (Nimonic) Ventile. Diese haben Ventilschäfte aus sehr gut wärmeleitenden Material und Ventilteller aus Fluzeugturbinenstahl. Ausserdem ist dies nur bei Auslassventilen nötig. Ventilrohlinge kosten hierfür um die 30 Euro... Dies ist bei meiner Tuningstufe nicht nötig, da mein Motor keine 50kW/l Hubraum erreicht.

Nockenwelle

Diese ist in sehr gutem Zustand, trotzdem lasse ich diese auf das "S" Profil umschleifen, natürlich nicht bei einem Abzocker, sondern für ca. 150 Euro bei einem renommiertem Fachbetrieb incl. Polieren, Richten und Nitrieren. Da ich mit einer Saugrohreinspritzung arbeite, spare ich mir den Aufwand einer Einzeldrosselklappenanlage. Der Leerlauf wird aber etwas unrunder, da die Überschneidung im Leerlauf für deutliche Druckschwankungen sorgt. Video folgt.

Fächerkrümmer

Da ich die gleiche Nockenwelle wie Torsten verwende und er mir den Tip gegeben hat, dass durch die größere Überschneidung der Kümmer deutlich heisser wird, verpacke ich den Fächerkümmer ebenfalls in Temperaturschutzband. Die Enden werden mit VA Schellen (von Antriebswellen) gesichert.
Der Grund bekanntermaßen zur Verringerung der Motorraumtemperatur. Kleiner Tipp: bei späten Steuerzeiten erwärmt sich der Abgaskrümmer sehr stark, bis zum Glühen. Mehr Leistung lässt sich aber mit einem frühen Zündzeitpunkt erzielen. Glüht der Krümmer, ist das ein Hinweis aus Optimierungspotential.

Kurbeltrieb

Nach den ersten Lauftests mit der Einspritzanlage tropfte es an der Kurbelwellendichtung regelmäßig raus. Bei der Erneuerung der Stopfbuchsenartigen Dichtung stellte ich fest, dass die Passungen der Gleitlager total falsch waren und ca. die Hälfte der Soll Werte hatten. Es wurden wie vom Vorbesitzer behauptet mal Lager gewechselt und die Lagerzapfen poliert, aber Übermaßlagerschalen verbaut, ohne die Passungen zu messen und anzupassen. Der Laufwiderstand des Kurbeltriebes war auch extrem hoch, das Kolben Laufspiel im Bereich von 0,3mm. Bei der Demontage habe ich auch festgestellt, dass der Vorbesitzer ein Kaltraser war. Zwar war alles ohne Ölkohle und wunderbar leichtgängig, aber die Kolben und Laufbuchsen hatten Riefen und Fresser. Auch der Kolbenbolzen hatte am 4. Zylinder einen Fresser im Kolben, der sich überlaufen hat. Typischerweise hier, weil der 4. Zylinder am Ende der Ölversorgung steht. Falsche Vergasereinstellung und falsches Starten kann dies beschleunigen. Und das bei 96' km. Aus dem Grund kommt der Kurbeltrieb zu einem Instandsetzer zum Zylinder Bohren/Honen und Lager Instandsetzung. Neue Kolben werden von CP Carillo aus USA bestellt. Die Fertigungsqualität in den 70/80'ern war nicht so berauschend. Heutzutage werden selbst bei manueller Nacharbeit alle Teile auf wenige µm identisch gefertigt. Abgesehen von immer noch vertretenen Murksern.

Zylinder	1	2	3	4
Bohrung Klasse	B	C	B	B
Kolben Klasse	A	B	A	A

Immerhin wurde alles vermessen und aneinander angepasst.



Kurbelwelle und Pleuel waren Klasse "rot", bis auf die Lagerschalen waren alles noch die Serienteile.
Da die Kolben schon einen schwimmenden Kolbenbolzen in Kolben und Pleuel haben, ist eine Reibungsminimierung bei hohen Kolbendrücken schon eingebaut. Großserienmotoren haben oft einen im Pleuel eingepressten Bolzen, was bei hohen Kolbendrücken zu eine messbar höheren Reibung und damit Leistungsverlust führt. Oben am Talbot Bolzen ist schön der überlaufene Fresser links von der Pleuelführung zu sehen, ansonsten kein messbarer Verschleiss, auch dank vollsynthetischen Motoröl.

Um das Problem der Fresser zu verringern sind meine Ersatzkolben von CP-Carillo mit geringerem und üblichen Kolbenbolzenversatz hergestellt. Der Kolbenbolzen selber ist kürzer und dünner. Klar, alles aus hochwertigeren Materialien, besser, als das Material, das in den 70'ern in der Formel 1 zur Verfügung stand! Die Folge, eine Einsparung von 107g pro Zylinder (699g Serie, 592g geschmiedet). Dabei ist die Kolbenform eher für ein gutes Tragbild, als absolute Massereduzierung optimiert. Außerdem sehr stabil im Bereich der Kolbenbolzen-Krafteinleitung:



Sehr schön auch die je zwei schrägen Bohrungen von der Ölabstreifring-Nut in die Kolbenbolzenführung. Natürlich und für einen Oldtimer absolut unverzichtbar, die Gleitbeschichtung des Kolbens. Bei wenig benutzten Motoren unter Verwendung hochwertiger Öle nach langer Standzeit absolut Verschleissmindernd und werterhaltend.

Pleuel

Vorher:


Nachdem so edle Kolben eingebaut werden, kann ich die Holzfällerpleuel so nicht lassen. Diese werden auf Kontur gefräst und geschliffen. Abschließend Gestrahlt.
Masse Serie: 880g, rotierende Masse: 667,5g, oszillierende Masse: 212g
Masse bearbeitet: 744,4g (+0,1g!!!)
Also wurden insgesamt ca. 243g dynamische Masse pro Zylinder durch Kolben und modifiziertem Serienpleuel eingespart.

Nachher:

Schwungscheibe

Um ein schnelle Ansprechend des Motors zu erreichen wird die Schwungscheibe so leicht wie möglich gemacht. Die Kurbelwelle ist für einen Motor aus damaliger Zeit erstaunlich leicht gebaut.

Zündkerzen

Altes Thema und erwiesenermaßen auch ein Leistungsfaktor: Iridiumkerzen mit winziger Edelmetallelektrode, die ein sicheres Zünden des Gemisches bewirkt. Ich verwende Denso IW22 Kerzen. Kombiniert mit der statischen (also Verteilerfreien) Last-/Temperatur- und Drehzahl kompensierten Kennfeldzündung meiner Einspritzanlage kann man so mit jedem Grad Frühzündung noch das letzte Nm möglichem Vorschub aus dem Motor holen.

Ergebnis

Was kommt dabei raus? Vorgabe sind die 140 PS des Murena S, die Dynamik kann man mit den Leistungswerten natürlich nicht wiedergeben, das muss man erfahren. Torsten hat mit einer K-Jetronik schon sichere und wetterunabhängige 130 PS geschafft....