Technische Verständnisfrage zum Verbrennungsmotor
Ich habe ein paar Fragen, die aufeinander aufbauen. Deswegen fange ich mal von vorne an. Entsprechend den Antworten erledigen sich dann meine Folgefragen oder nicht.
Ich fange mal an:
Das Verdichtungsverhältnis eines Lanhubers ist üblicherweise höher als das eines Kurzhubers.
Diese Annahme konnte ich bisher nicht verifizieren, aber rein aufgrund der Logik, die mir durch den Kopf geht, müsste es so sein.
Ist das korrekt?
Beste Antwort im Thema
Zitat:
@flat_D schrieb am 9. Februar 2016 um 21:58:19 Uhr:
Wobei das Wort Ladedruck leicht missverstanden werden kann. Bei den meisten Turbomotoren ist der Ladedruck geringer, als der normale Umgebungs-Luftdruck. Es handelt sich also gar nicht um einen echten Überdruck. Ladedrücke von 0,7 bis 0,9 sind durchaus üblich. Das liegt daran, daß der Motor beim Ansaugen einen erheblichen Unterdruck erzeugt, gegen den ein Turbolader erstmal anblasen muß. Der Kolben saugt den Anlaßtrakt leer und der Turbolader kann nicht genug Luft fördern, um einen echten Überdruck zu erzeugen. Das gilt natürlich nicht für Rennmotoren, wo auch Ladedrücke von schätzungsweise 3 bis 5 bar üblich sind.
Saugmotoren haben durch den (geringen) Umgebungsluftdruck (durch den Luftfilter hindurch und den ellenlangen Ansaugweg, an der Drosselklappe vorbei) einen Saugrohrdruck von vielleicht 0,3 bis 0,5 bar, also deutlich unterhalb des normalen Luftdrucks.
Aua, jetzt tut's richtig weh!
1.) Bei einem Saugmotor liegt bei voll geöffneter Drosselklappe der Saugrohrdruck nur knapp unterhalb des Umgebungsdruckes. Bei Normluftdruck von 1013 mbar also bei ca. 950 bis 980 mbar.
2.) Der Ladedruck wird im Allgemeinen nicht als Absolut- sondern als Relativdruck angegeben. Also als der Druck, den der Turbolader gegenüber dem Umgebungsdruck anhebt. Bei 0,5 bar Ladedruck beträgt der Absolutdruck im Saugrohr also 1,5 bar.
Und wenn der Turbolader es nicht mal schafft, genug Luft zu fördern, um einen echten Überdruck zu erzeugen, dann gehört er auf den Schrott. Gleich neben Deine Ausführungen da oben 😁
64 Antworten
Zitat:
@schelle1 schrieb am 9. Februar 2016 um 20:51:22 Uhr:
Beim Lesen des Themas ergab sich mir die Frage: Daß man beim Dieselmotor keine Zündkerze brauch, weil er selbstzündend ist, ist klar aber warum läßt man einen Benziner nicht selbstzündend laufen. 😕
Weil es dann zu einer klopfenden Verbrennung kommt, weil der Zündzeitpunkt quasi immer konstant ist!...Mercedes experimentiert mit sowas!
https://de.wikipedia.org/wiki/Diesotto-Motor![Avatar von Go}][{esZorN](https://img.motor-talk.de/media/user/goeszorn-u4959/0_original.gif){kind=avatar}
@TE:
Du lässt bei deinen Betrachtungen die Bohrung außen vor.
Ein Langhuber hat bei gleichem Hubraum weniger Bohrung als ein Kurzhuber, deswegen bleibt unterm Strich die Verdichtung gleich.
Oder mit dem Beispiel Luftpumpe, was zwar hinkt und auch nicht ganz stimmt, aber für dich vielleicht besser zu verstehen ist, da du damit angefangen bist:
Handluftpumpe: lang und dünn (Langhuber)
Fußluftpumpe kurz und dick (Kurzhuber).
Trotzdem drücken beide gleich viel Luft vorne raus.
mfg
Zitat:
@Go}][{esZorN schrieb am 9. Februar 2016 um 21:31:52 Uhr:
@TE:
Du lässt bei deinen Betrachtungen die Bohrung außen vor.
Ein Langhuber hat bei gleichem Hubraum weniger Bohrung als ein Kurzhuber, deswegen bleibt unterm Strich die Verdichtung gleich.
Oder mit dem Beispiel Luftpumpe, was zwar hinkt und auch nicht ganz stimmt, aber für dich vielleicht besser zu verstehen ist, da du damit angefangen bist:
Handluftpumpe: lang und dünn (Langhuber)
Fußluftpumpe kurz und dick (Kurzhuber).
Trotzdem drücken beide gleich viel Luft vorne raus.mfg
Was du beschreibst, bescheibt imho eher den Hubraum eines Motors. Ein 5L Motor drückt "mehr Luft" als ein 1 Liter Motor. Aber wie gesagt, ich habe es schon verstanden. Ich habe meinen letzten Beitrag inzwischen editiert um eine Frage bezüglich Kompression eines Saugers und eines Turbomotors.
Zitat:
@Kawasaki-FZ6 schrieb am 9. Februar 2016 um 21:12:46 Uhr:
Jetzt darf ich zu meinen weiterführenden Fragen kommen. Ist die Kompression (nicht das Verdichtungsverhältnis) in einem Turbomotor höher als in einem Saugmotor?
Wäre sie, wenn man nicht absichtlich das Verdichtungsverhältnis vorher verringern würde. Während Saugmotoren zwischen 1:10 und 1:12 verdichten, liegen Turbomotoren eher bei 1:8 bis maximal 1:10, je nach Ladedruck und Spritsorte. Das gilt für Ottomotoren. Dieselmotoren mit Turbolader haben immer eine hohe Kompression, wobei man diese in den letzten Jahren deutlich gesenkt hat, um das Nageln zu mildern (früher 1:22, heute eher 1:16).
Wobei das Wort Ladedruck leicht missverstanden werden kann. Bei den meisten Turbomotoren ist der Ladedruck geringer, als der normale Umgebungs-Luftdruck. Es handelt sich also gar nicht um einen echten Überdruck. Ladedrücke von 0,7 bis 0,9 sind durchaus üblich. Das liegt daran, daß der Motor beim Ansaugen einen erheblichen Unterdruck erzeugt, gegen den ein Turbolader erstmal anblasen muß. Der Kolben saugt den Anlaßtrakt leer und der Turbolader kann nicht genug Luft fördern, um einen echten Überdruck zu erzeugen. Das gilt natürlich nicht für Rennmotoren, wo auch Ladedrücke von schätzungsweise 3 bis 5 bar üblich sind.
Saugmotoren haben durch den (geringen) Umgebungsluftdruck (durch den Luftfilter hindurch und den ellenlangen Ansaugweg, an der Drosselklappe vorbei) einen Saugrohrdruck von vielleicht 0,3 bis 0,5 bar, also deutlich unterhalb des normalen Luftdrucks.
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Zitat:
@flat_D schrieb am 9. Februar 2016 um 21:58:19 Uhr:
Wobei das Wort Ladedruck leicht missverstanden werden kann. Bei den meisten Turbomotoren ist der Ladedruck geringer, als der normale Umgebungs-Luftdruck. Es handelt sich also gar nicht um einen echten Überdruck. Ladedrücke von 0,7 bis 0,9 sind durchaus üblich. Das liegt daran, daß der Motor beim Ansaugen einen erheblichen Unterdruck erzeugt, gegen den ein Turbolader erstmal anblasen muß. Der Kolben saugt den Anlaßtrakt leer und der Turbolader kann nicht genug Luft fördern, um einen echten Überdruck zu erzeugen. Das gilt natürlich nicht für Rennmotoren, wo auch Ladedrücke von schätzungsweise 3 bis 5 bar üblich sind.
Saugmotoren haben durch den (geringen) Umgebungsluftdruck (durch den Luftfilter hindurch und den ellenlangen Ansaugweg, an der Drosselklappe vorbei) einen Saugrohrdruck von vielleicht 0,3 bis 0,5 bar, also deutlich unterhalb des normalen Luftdrucks.
Aua, jetzt tut's richtig weh!
1.) Bei einem Saugmotor liegt bei voll geöffneter Drosselklappe der Saugrohrdruck nur knapp unterhalb des Umgebungsdruckes. Bei Normluftdruck von 1013 mbar also bei ca. 950 bis 980 mbar.
2.) Der Ladedruck wird im Allgemeinen nicht als Absolut- sondern als Relativdruck angegeben. Also als der Druck, den der Turbolader gegenüber dem Umgebungsdruck anhebt. Bei 0,5 bar Ladedruck beträgt der Absolutdruck im Saugrohr also 1,5 bar.
Und wenn der Turbolader es nicht mal schafft, genug Luft zu fördern, um einen echten Überdruck zu erzeugen, dann gehört er auf den Schrott. Gleich neben Deine Ausführungen da oben 😁
Der als Absolutdruck gemessene Saugrohrdruck meines 1.4 L Motörchens liegt beim Mitschwimmen im Verkehr, wenn also kaum Last anliegt und der Kompressor nicht zugeschaltet ist und der Turbolader auch nur müde mit dreht regelmäßig bei 0,5 bar bei knapp 1 bar Umgebungsdruck. Der von der SW freigegebene max. Laderuck wird nur sehr selten erreicht. Bei Vollgas sinkt der Druck mit steigender Drehzahl kontinuierlich ab. Ganz offensichtlich, weil der Motor offensichtlich ordentlich Volumen wegsaugt. Wenn bei Vollast 0,5 bar über Umgebungsdruck übrigbleiben, ist das schon viel und langt immer noch für über 200 PS aus 1,4 L.
Würde mich schon sehr wundern, wenn bei einem Sauger an der gleichen Stelle nicht permanent Unterdruck zu messen ist.
Zum (statischen) Verdichtungsverhältnis: Die Formel sagt eigentlich alles.
Zitat:
@isaucheinname schrieb am 10. Februar 2016 um 08:50:52 Uhr:
Würde mich schon sehr wundern, wenn bei einem Sauger an der gleichen Stelle nicht permanent Unterdruck zu messen ist.
Ab wann ist es "Unterdruck"?
1 mbar?
10 mbar?
100 mbar?
Unterdruck ist Unterdruck. Aber die lediglich 60 mbar bei geöffneter Drosselklappe erscheinen mir wenig. Ist wohl sehr stark von der Abstimmung abhängig.
Dazu eine Frage: Lässt sich eine besonders lange Gassäule beim Öffenen des Einlassventils im Verhältnis zu einer kurzen nicht schwerer Beschleunigen? Lässt deshalb sich an der Gassäule ganz "vorne" ein stärkerer Unterdruck messen als ganz "hinten"? Unmittelbar vor dem Öffnen des Einlassventils sollte bei idealer Auslegung im idealen Betriebsbereich des Saugers gar ein Überdruck nah am Einlassventil zu messen sein, der Richtung Drosselklappe abnimmt, bzw zum Unterdruck wird.
Um auf die Frage zurück zu kommen.
Das liegt meist an der Drehzahl für die ein Motor ausgelegt ist.
Langhuber sind meist für niedrige Drehzahl ausgelegt, bei niedriger Drehzahl ist die Klopfneigung des Sprit geringer und man kann den Motor höher Verdichten.
Ein Kurzhuber ist meist für eine höhere Drehzahl ausgelegt, dadurch neigt auch der Sprit eher zum Klopfen und daher haben diese Motoren meist eine kleinere Verdichtung.
Auf die anderen Gründe welches Verdichtungsverhältnis gewählt wird gehe ich jetzt nicht näher ein. Wie Sprit, Aufladung, Saugrohrlänge, Drehmoment, etc. und pp.
MfG
Mike
Zitat:
@e30lion schrieb am 10. Februar 2016 um 11:36:49 Uhr:
Langhuber sind meist für niedrige Drehzahl ausgelegt, bei niedriger Drehzahl ist die Klopfneigung des Sprit geringer und man kann den Motor höher Verdichten.
Ein Kurzhuber ist meist für eine höhere Drehzahl ausgelegt, dadurch neigt auch der Sprit eher zum Klopfen und daher haben diese Motoren meist eine kleinere Verdichtung.
Einspruch!
Das Gegenteil ist richtig. Zum Klopfen gibt es ein paar Randbedingungen. Eine davon ist die Zeit. Das Gemsich entzündet sich nicht sofort, sondern es laufen zunächst einige chemische Prozesse im Vorfeld ab, bevor die ganze Ladung hochgeht. Bei sehr hohen Drehzahlen bleibt dafür gar keine Zeit mehr übrig. Z.B. hochdrehende Formel 1 Motoren haben kein Klopfproblem, weil bei 18000 1/min die chemischen Vorreaktionen noch gar nicht gelaufen sind. Pro Umdrehung braucht so ein Motor nur ca. 3 ms, für den kompletten Kompressionshub somit nur 1,5 ms. Wenn man dann noch bedenkt, dass am unteren Totpunkt weder Temperatur noch Druck zum Klopfen reichen, dann bleibt vielleicht noch eine Millisekunde übrig, in denen sich das Gemisch selbstständig entzünden müsste. Macht es dann aber noch nicht.
Zitat:
@isaucheinname schrieb am 10. Februar 2016 um 09:28:28 Uhr:
Unterdruck ist Unterdruck.
Dann hast Du natürlich recht mit Deiner Annahme, dass bei einem Sauger permanent Unterdruck herrscht. Weil dafür ja 1 mbar eine hinreichende Bedingung ist.
Rein physikalisch muss natürlich ein Druckgefälle vorliegen, sonst fliesst auch nichts. Ist wie bei einem Fluss: Ohne Gefälle steht das Wasser. Aber das nennt man dann See.
Zitat:
@schelle1 schrieb am 9. Februar 2016 um 20:51:22 Uhr:
Beim Lesen des Themas ergab sich mir die Frage: Daß man beim Dieselmotor keine Zündkerze brauch, weil er selbstzündend ist, ist klar aber warum läßt man einen Benziner nicht selbstzündend laufen. 😕
An diesem Thema hat sich bereits so mancher Hersteller die Zähne ausgebissen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Diesotto-MotorZitat:
@Rael_Imperial schrieb am 9. Februar 2016 um 19:56:51 Uhr:
Brennraumvolumen = Volumen, das übrig bleibt, wenn der Kolben am oberen Totpunkt steht
Ich kenne es so: Brennraum = Verdichtungsraum + Hubraum. Der Raum oberhalb des auf OT stehenden Kolbens ist demnach der Verdichtungs, - und nicht der Brennraum. Seltsam...😕
Stimmt, klopfneigung nimmt mit höherer Drehzahl ab da quasi nicht genug Zeit zum klopfen bleibt.
Zitat:
@CrankshaftRotator schrieb am 10. Februar 2016 um 16:51:29 Uhr:
Ich kenne es so: Brennraum = Verdichtungsraum + Hubraum. Der Raum oberhalb des auf OT stehenden Kolbens ist demnach der Verdichtungs, - und nicht der Brennraum. Seltsam...😕Zitat:
@Rael_Imperial schrieb am 9. Februar 2016 um 19:56:51 Uhr:
Brennraumvolumen = Volumen, das übrig bleibt, wenn der Kolben am oberen Totpunkt steht
Kurze Internet-Recherche ergab: Du hast Recht! Da war ich bei meiner Wortwahl wohl etwas nachlässig.
Danke für die Korrektur!
Mal nach "Mittlerer Kolbendruck" suchen. Problem ist das Material was nicht hält. Man kann da alles Mögliche errechnen.
Motorklopfen hat nicht direkt etwas mit der Drehzahl zu tun. Im Zylinder muss ein Verbrennungsgemisch vorhanden sein. Lambda eins wird angestrebt um eine Flammgeschwindigkeit von ca. 25m/s zu erreichen (bei Explosion sind es über 300 m/s). Beim Verdichten erwärmt sich das Gemisch und wird durch die Zündkerze gezielt entzündet. Dabei steigen logischerweise die Temperatur und der Druck weiter. Die Flammgeschwindigkeit beträgt wie geschrieben bei ca.25 m/s. Erreicht dann das unverbrannte Gemisch die Zündgrenze entzündet es sich und es entsteht eine weitere Flammfront. Treffen die Flammfronten aufeinander wird das klopfen erzeugt was dauerhaft zum Motorschaden führen kann. Eine Änderung der Drehzahl bedeuten auch andere Verbrennungsverhältnisse (Füllgrad, Temperatur, Zündzeitpunkt, Verdichtungsdruck). Klopfsensoren erkennen das Klopfen und es werden entsprechende Parameter (Kraftstoffmenge, Zündzeitpunkt usw.) verändert.
Das was VW gemacht hat ist auch bekannt. Kohlendioxidausstoß ist direkt mit dem Kraftstoffverbrauch verbunden. Stickoxide werden bei hohem Druck und hoher Temperatur gebildet (Stickstoff aus der Verbrennungsluft). Höhere Verbrennungstemperatur und höherer Verbrennungsdruck bedeuten auch höherer thermischer Wirkungsgrad und mehr Stickoxide. Andere Hersteller filtern die Stickoxide mit Harnstoff heraus und VW will das mit anderer Motorsoftware machen?