MXA TECH SPEC: MACHEN SIE ES COOL, DAMIT SIE ES HEISS MACHEN KÖNNEN

Aug 20, 2023

Ein Motocross-Motor ist wie alle Verbrennungsmotoren ein Wärmeerzeuger. Wärme ist mehr als ein Nebenprodukt der Pferdestärke; es ist das Produkt! Je mehr Wärme erzeugt wird, desto mehr Strom wird erzeugt, aber dieselbe Wärme wird auf negative Weise von den arbeitenden Teilen angezogen. Bei starker Belastung muss das Kühlsystem die entstehende Wärme aufnehmen. Wenn die Teile überhitzt werden, könnte der Motor langsamer werden oder ganz aufhören zu laufen.

Ein Kühlsystem besteht aus Flüssigkeit, einer Wasserpumpe, Kühlern, Schläuchen und Klemmen (ganz zu schweigen von den Wasserkanälen im gesamten Gehäuse, Zylinder und Kopf). Wenn Sie die Kühler, die Flüssigkeitskapazität, das Pumpenvolumen und die Schläuche überdimensionieren, könnten Sie den Motor natürlich so kühl wie einen Eisblock halten, aber das würde einen hohen Gewichtspreis mit sich bringen. Aus diesem Grund versuchen Motocross-Motorraddesigner, jedes Teil nicht größer als nötig und kein Teil kleiner als nötig zu machen.

Der wichtigste Teil des Motorkühlungspuzzles ist die Durchflussrate der Flüssigkeit. Jahrelang glaubten Motorentuner, dass das Kühlmittel langsam genug fließen muss, damit die Flüssigkeit Wärme aus dem Zylinder und Kopf ableiten kann, während die Flüssigkeit gleichzeitig lange genug in den Kühlern verbleibt, damit die Wärme durch Konvektionskühlung abgeführt werden kann. Es klingt logisch, aber es gibt so etwas wie zu langsam. Und obwohl die Idee, den Flüssigkeitsfluss zu verlangsamen, weithin akzeptiert wird, ist sie falsch. Tatsächlich ist das Kühlsystem umso effizienter, je höher die Durchflussrate ist. Wie so? Je größer der Temperaturunterschied zwischen der Flüssigkeit und dem Metall ist, desto größer ist die Wärmeübertragungsrate. Denk darüber nach? Wenn der Zylinder heiß und das Wasser kalt ist, nimmt das Kühlsystem die Wärme effizienter auf und leitet sie schneller aus dem Motor (zu den Kühlern). Je höher also die Flüssigkeitsgeschwindigkeit ist, desto mehr BTU Wärme werden von den Metalloberflächen abgeführt.

Sie fragen sich vielleicht: Bedeutet die höhere Flüssigkeitsgeschwindigkeit nicht, dass das heiße Wasser weniger Zeit hat, in den Heizkörpern abzukühlen? Ja, das Wasser verbringt weniger Zeit in den Heizkörpern, bleibt aber nicht heiß. Eine höhere Flüssigkeitsgeschwindigkeit bedeutet einen höheren Druck in den Kühlern, wodurch die Flüssigkeit mit noch höherer Geschwindigkeit durch die Kühlerrohre gedrückt wird. Die höhere Geschwindigkeit erzeugt mehr Flüssigkeitsturbulenzen. Durch die Kombination aus hohem Druck, hoher Geschwindigkeit und hoher Turbulenz werden mehr erhitzte Moleküle der Wärmeaustauschfläche der Strahler ausgesetzt. Das bedeutet, dass schnellere Flüssigkeitsraten zu einer besseren Wärmeübertragung in den Heizkörpern führen.

Die Konstruktion der Arbeitsteile des Kühlsystems beeinflusst dessen Kühlleistung. Motocross-Wasserpumpen verwenden eine Zentrifugalkonstruktion mit einem Laufrad, ähnlich wie das Schaufelrad auf einem Dampfschiff. Wenn sich das Laufrad dreht, drückt es Wasser durch den Motor. Das rotierende Laufrad ist in einem eng anliegenden, Nautilus-förmigen Plenum untergebracht, das die Flüssigkeit aus der Pumpe leitet. Eine Zentrifugalwasserpumpe kann eine beträchtliche Menge Flüssigkeit bewegen, ihre Fähigkeit, eine hohe Durchflussrate zu erzeugen, ist jedoch sehr begrenzt.

Wasser, die am häufigsten verwendete Flüssigkeit, ist ein guter Wärmeleiter. Wasser hat jedoch einen wesentlichen Nachteil. Sein Siedepunkt beträgt nur 212 Grad Fahrenheit. Dies ist niedriger als die Betriebstemperatur eines Hochleistungs-Rennmotors. Warum kocht es dann nicht über? Das Wasser kocht nicht, weil es durch einen Kühlerdeckel unter Druck steht. Kühlerdeckel, die das Wasser mit einem Druck von 15 Pfund unter Druck setzen, verhindern, dass das Wasser kocht, bis es 250 Grad erreicht. Wenn Sie eine 50/50-Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel auf 15 Pfund unter Druck setzen, kocht sie erst, wenn sie 280 Grad erreicht hat. Für jedes Pfund Druck, der durch den Kühlerdeckel auf das Kühlmittel ausgeübt wird, erhöht sich der statische Siedepunkt um 3 Grad. Viele moderne Fahrräder sind mit Kühlerdeckeln mit einem Gewicht von 1,1 kg/mm2 ausgestattet. Kawasaki verwendet eine 1,6-Kappe und KTMs werden mit einer 1,8-kg/mm2-Kappe geliefert. Eine Kappe mit 1,1 kg/cm2 hält 14,22 psi aus, bevor das Kühlmittel das Ventil aufdrückt und Dampf aus dem Überlauf austritt. Durch Erhöhen des Kühlerdeckels auf 1,8 kann der Kühler einen Druck von 25,6 psi bewältigen, während ein Deckel von 2,0 den Einsatz auf 28,45 Pfund erhöht. Je höher der Druck, desto länger widersteht das Wasser in Ihrem Kühler dem Kochen.

Der aktuelle Trend bei der AMA-Rennstrecke besteht darin, die Wasserpumpe und das Laufrad zu entfernen und durch eine elektrische Inline-Wasserpumpe zu ersetzen, die an das elektrische System des Fahrrads angeschlossen wird. Der große Vorteil einer elektrischen Wasserpumpe besteht darin, dass sie keine Wellen, Dichtungen oder Laufräder hat, die einen Widerstand auf den Motor ausüben. Es braucht Kraft, um Macht zu erzeugen. Sind Sie schon einmal mit 70 Meilen pro Stunde auf der Autobahn gefahren, nur um die Klimaanlage Ihres Pickups einzuschalten und Ihre Geschwindigkeit leicht zu senken? Sicher hast du das. Weißt du, warum? Der Kompressor der Klimaanlage stiehlt bei jedem Einschalten etwa 3 PS. Das Gleiche gilt für die vom Laufrad angetriebene Wasserpumpe Ihres Motocross-Bikes. Wenn Sie langsamer fahren, dreht sich außerdem auch das Laufrad langsamer. Die moderne Wasserpumpe reduziert die Leistung und sorgt nicht für eine konstant hohe Flüssigkeitsgeschwindigkeit. Eine elektrische Wasserpumpe entzieht dem Motor keine Leistung und sorgt unabhängig von der Motordrehzahl konstant für eine hohe Durchflussrate. Elektrische Wasserpumpen sind die Zukunft der Motocross-Kühlsysteme.