Das Klingeln eines Motors entsteht während der lokal extrem steigenden Drücke z.B. durch unkontrollierte Verbrennung. Hierbei werden die Zylinderwände in Schwing- ungen versetzt und ein leichtes Klingeln wird hörbar.
Dem Klingeln folgt nahtlos das ...
Klopfen:
Das verdichtete Gemisch wird normalerweise beim Otto-Motor von der Zündkerze gezündet (und verbrennt dann)
Durch das Klingeln entsteht eine Druckwelle, die sich schneller im Zylinder ausbreitet als die Flammenfront der normalen Verbrennung.
Der Druck steigt dadurch also weiter an und kann an einer anderen Stelle des Zylinders eine Selbstzündung entfachen. Diese wiederum führt zum vollkommen unkontrollierten Brennverlauf (weg von der kontrollierten Verbrennung hin zu einer Explosion des Benzin/Luft Gemisches). Die beiden Flammenfronten laufen nun gegeneinander und verursachen das knallende Geräusch des Klopfens.
Die Temperaturen sowie der Druck steigen dadurch unkontrolliert an. Dabei können Temperaturspitzen entstehen, die den Kolbenboden schmelzen lassen. Der ebenfalls erhöhte Verbrennungsdruck macht sein übriges.
Und dann ist vorbei mit lustig - Motorexodus ! ..... so plastisch beschreibt Fa. innotec auf ihrer Webseite die Phenomäne Klopfen und Klingeln.
Und so sehen die Schäden an unseren Motoren dann aus ..
Im ersten Anlauf muss da wohl der Motorhersteller schuld dran sein, gibt's ja garnet anders. Wir hatten dazu vor einiger Zeit einen Termin bei Rotax um die ganze G'schichte zu besprechen, immerhin geht's ja da doch um einiges Geld.
Gleich vorweg, eine alleinige Ursache für die Probleme konnte nicht gefunden werden, auch der Motorhersteller ist hier aus dem Schneider und nicht der Alleinschuldige. Vielmehr scheint es so zu sein, dass hier viele Mosaiksteinchen sich zu einem Gesamtschadensbild zusammensetzen.
Thermische Belastung des Motors
Rückstau im Auspuffsystem
Betriebseinzelheiten des Flugzeughalters
Thermische Belastung
Man muss sich bewußt sein, dass Rotax hier einen Motor liefert, welche in die verschiedensten Flugzeugtypen installiert wird, so auch in die Katana. In der Katana, das wissen wir aus alten Erfahrungen wird dem Rotax Motor niemals kalt werden. Die Cowling ist eng, die Luftführung innerhalb ziemlich strikte geregelt. Durch den nachträglichen Einbau der 100Ps Motore, welche natürlich deutlich mehr Wärme abgeben, kommt das System an sein Limit, es funktioniert zwar, aber am Limit halt. Sicherlich erinnert Ihr Euch an die Aktion mit den zusätzlichen Kühlschlitzen in der Cowling vor einigen Jahren.
Die in der Katana vorliegende Temperatursituation zwingt uns zudem ein Kühlmittel auf, welches zwar den Temperaturen gerecht wird, aber dafür schlechter kühlt. Ist zwar pervers, aber so zugelassen. Jeder der heuer in der heißen Jahreszeit geflogen ist, weiß wie knapp das Tw an seinem Temperaturlimit betrieben wird.
Was können wir hier ändern um die Situation zu entspannen. Zwei Dinge liegen an:
Extern.. ich werde mit Diamond sprechen, ob wir nicht eine Möglichkeit finden, wieder das alte, besser kühlende Kühlmittel Gysantin verwenden können, unter welchen Bedingungen, Auflagen, Umbauten, Bewilligungen dies möglich ist.
Intern.. nun, gönnen wir dem Motor die eine oder andere Pause, nein, nicht abstellen, fliegen wir ein wenig schneller im Climb, beobachten wir nicht nur den Tacho und die Tankuhr, machen wir das eine oder andere mal auch einen Blick auf die Kopftemperatur, ein paar Konoten im Cruiseclimb schneller geflogen, kühlt den Motor besser.
Rückstau im Auspuffsystem
hier bietet Diamond seid geraumer Zeit einen neuen,. optionalen, der 100Ps Version angepassten Auspuff an. Mit den lapidaren Worten:
... Eine optimierte Auspufftopfversion wurde in Zusammenarbeit mit Rotax für den Motor Rotax 912 S3 entwickelt. Durch die Installation des neuen Auspufftopfes wird die Klingelfestigkeit verbessert. ....
informiert der Hersteller über diese wichtige Neuerung. Nun, wir haben auf der CBR den Auspuff schon drauf gehabt, für die AHM und COG natürlich sofort bestellt und montiert.
Betrieb des Luftfahrzeuges.....
nun hier wird's interessant, hier haben wir es in der Hand unseren Motor zu killen oder auf ihn aufzupassen.
Welche Unterlagen haben wir, welche den Betrieb des Motors betreffen, was hat uns Rotax mit auf den Weg gegeben ??
Flughandbuch, Motorhandbuch, Serviceinformationen..
Ich hab erstmal versucht alle wichtigen Daten zusammenzutragen, was will Rotax, was Diamond ? (klick auf die Bilder der Handbuchseiten)
Vollast ... beschränkt auf 5 Minuten (Vollgas und Prop ganz vorne) steht in beiden Handbüchern
max. Dauerleistung ... (Vollgas und Propeller 2260), steht auch in beiden Handbüchern
max. Zylinderkopftemeratur ... 135°C in beiden Handbüchern gleich
Das Powersetting im Rotax Motorhandbuch liefert keine wesentlichen Abweichungen vom Katana Handbuch, wenngleich die Werte nicht 100%ig korrespondieren
Spannend wird es aber mit dem Rotax Serviceletter SL 912-016, welches genau auf das Klopfphänomen abzielt. Dort lesen wir folgendes...
Der erste Punkt ist eh klar, das steht auch so im Flughandbuch.
Aber beim zweiten Punkt, da heißt es aufpassen, folgende Details stehen NICHT im Flughandbuch !!.
Der Motorhersteller schreibt, dass das Triebwerk nicht mit voll geöffneter Drosselklappe (Gashebel Vollgas) und einer Drehzahl von unter 5200 (2140 rpm am Propeller) betrieben werden soll.
Also der Motor nicht "heruntergewürgt" werden soll, machma ja net, werden viele denken, aber vergegenwärtigen wir uns einmal den Drehzahlmesser der Katana. Ich hab hier die Grenzdrehzahlen aus dem Rotax Handbuch und dem SL 912-016 eingetragen.
Die maximale Drehzahl (für max. 5 Minuten) ist der rote Strich,
die maximale Dauerdrehzahl ist das Ende vom grünen Bereich,
die 5200 Wellenumdrehungen entsprechen 2140 Propellerumdrehungen pro Minute und haben nur etwa 100 Umdrehungen Abstand zum Ende grüner Bereich. Also aufpassen im Anfangssteigflug - wer nach dem Abheben den "Propeller rausnimmt" dabei vielleicht ein wenig unachtsam ist, es den Anrainern besonders gut meint und die Drehzahl zu weit zurücknimmt, belastet den Motor in einer Art und Weise wie es Rotax vermeiden will.
Also, bitte achtet darauf, dass Ihr im Anfangssteigflug den Propeller immer korrekt "ans Ende des grünen Bereiches" setzt !!!!
Auch hier wieder unser Appell, bitte achtet auf den Vorgang beim Drehzahlreduzieren im Anfangssteigflug, ihr habt Zeit, kein hektisches Drehzahlrausnehmen. Wenn Ihr alles im Griff habt, der Flieger sauber stabilisiert ist, dann nehmt die Drehzahlspitze weg, genau an den Übergang gelber/grüner Bereich (2250rpm), achtet auf den Paralaxenfehler, Euer Copilot kann Euch da sicher in diesem Moment helfen.
Ihr habt jede Menge Zeit, der Motor hält nach Handbuch 5' Vollast aus, also Vollgas und Propeller ganz vorne. Nicht, dass man jetzt eh garnix machen soll, das mein ich hier nicht, aber hektisch beim Drehzahlspitzenwegnehmen brauchen wir nicht sein, cool und koordiniert ist die Devise ....
Noch ein Punkt trifft den Piloten, davon aber in den nächsten Tagen .........