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Drehmoment 1 Zylinder vs 4 Zylinder

Themenstarteram 3. Juni 2016 um 18:10

Werte Leser,

Obwohl dies auch für den Automobilbereich zutrifft bezieht sich die Frage auf den 4-Takt Rasenmäher.

Z.B 160 ccm 1 Zylinder im Vergleich zu einem 4 Zylinder 4-Takter mit je 40 ccm Hubraum pro Zylinder. Ich weiß, 4 Zylinder werden nicht gebaut, es geht nur im den Vergleich.

Bei hohem und feuchtem Gras kommt der Rasenmäher oft zum Stehen. Beim Einzylinder besteht ein starkes Drehmoment im Arbeitshub das zum Teil an das Schwungrad abgegeben wird das dann die anderen 3 Takte überbrückt. Der Widerstand vom Gras ist allerdings immer vorhanden.

Beim 4-Zyliider sind die Drehmomente der einzelnen Hübe wesentlich geringer aber theoretisch folgt ein Hub nach dem anderen ohne Leertakte. Das ausgeglichene geglättete Drehmoment beider Motoren durfte gleich sein.

Welcher der beiden Motore hat das größere Durchzugsvermögen? Bzw. welcher Motor hat die bessere Chance nasses hohes Gras zu schneiden, oder umgekehrt, welcher Motor bleibt zuerst stehen?

Es hängt wohl auch vom Schwungrad ab, reicht dies aus die drei Leertakte beim Einzylinder zu überbücken?

Wie seht ihr das?

Beste Antwort im Thema

Zitat:

@Floram schrieb am 9. Juni 2016 um 20:49:43 Uhr:

Zitat:

von GaryK

"Das Hubverhältnis hat absolut keinen Einfluss auf das Drehmoment." ist somit qualitativ falsch.

Nein, es ist nicht falsch sondern absolut richtig bei gleichem mittleren effektiven Kolbendruck pe in MPa.

Du bist ein Genie. Bei gleichem Kolbendruck das gleiche Drehmoment, die Erkenntnis ist wahnsinnig neu. Ich hoffe du hast diese Erkenntnis bereits patentiert. Dass nicht jede Brennraumgeometrie den selben Mitteldruck bringt (bei gleichem kummulierten Hubraum und Drehzahl) hab ich wenigstens versucht zu erklären, offenbar vergebens.

Diskussion für mich beendet.

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Das ist dann egal, wenn ein Schwungrad da ist.

Technisch gleichwertige Aggregate mit identischem Gesamthubraum und vergleichbaren Leistungsdaten haben dann einen praxisgerechteren Drehmomentverlauf, wenn die Zylinderzahl kleiner ist. Beim Pkw bemerkt man dann untenherum einen kräftigeren Durchzug. Beim Rasenmäher würde ich einen Mehrzylinder als günstiger erachten, ist aber nur ein Bauchgefühl.

Täuscht. Problem ist, dass der Abbrand der Flammfront nahe den Wänden zusammenbricht. Somit ist das Volumen beim ungestörten Abbrand beim Vielzylinder kleiner als beim Einzylinder. Der Einzylinder hat aber auch Limits: Beliebig groß geht nicht, da die Flammgeschwindigkeit endlich ist und bei ca 15-22 m/s effektiv am Ende ist. Beliebig Viel Hub klappt also auch nicht und beliebig viel Bohrung geht ebenfalls nicht, denn das Gemisch muss sich sauber verteilen.

Da Leistung gleich Drehmoment mal Drehzahl ist und die Drehzahl durch die Flammgeschwindigkeit nebst Hub begrenzt ist - bei Motorrädern sind 150-250 ccm ziemlich gut und bei PKW ist das Optimum nahe 500ccm je Zylinder. Unter 150 ccm je Kolbenhub machen "Vielzylinder" weniger Spass.

Zitat:

@GaryK schrieb am 3. Juni 2016 um 20:19:43 Uhr:

Täuscht. Problem ist, dass der Abbrand der Flammfront nahe den Wänden zusammenbricht.

Das wird wohl der Auslöser für die hohen HC - Werte bei sehr kleinen Brennräumen sein. Wie kann es dann sein, dass das Drehmomentmaximum beim Sauger von zirka 110 Nm/l unabhängig von der Anzahl der Brennräume erreichbar ist?

Themenstarteram 3. Juni 2016 um 21:53

Ich vermute der Einzylinder bleibt bei hohem Gras zuerst stehen. Es ist wie bei einer Kette die nur so stark ist wie das schwächste Glied. Beim 4-Takter ist der schwächste Hub der Kompressionshub der ja auch Drehmoment erfordert. In anderen Worten, über 720 Grad Drehung ist das freie Drehmoment im Arbeitstakt um einiges höher als im Kompressionstakt. Es ist nicht so gleichmäßig als beim 4-Zylinder.

Der Einzylinder braucht eine sehr hohe Schwungmasse die er sicherlich nicht hat um das Drehmoment über die 720 Grad flach zu halten. Das gleiche trifft auch für eine Kettensäge zu wo ein Einzylinder früher ins Stocken gerät als der 4 Zylinder bei gleichem Hubraum und sonstigen Bedingungen.

Zitat:

@CrankshaftRotator schrieb am 3. Juni 2016 um 20:58:43 Uhr:

Zitat:

@GaryK schrieb am 3. Juni 2016 um 20:19:43 Uhr:

Wie kann es dann sein, dass das Drehmomentmaximum beim Sauger von zirka 110 Nm/l unabhängig von der Anzahl der Brennräume erreichbar ist?

Das wage ich zu bezweifeln ohne da nach zu helfen !

Faustformel die man schon als gut bezeichnen kann wäre , 100 Nm pro Liter Hubraum beim Sauger und die schaffen Serienmotoren eher nicht .

Je weniger Hubraum , umso schwieriger wird es da hin zu kommen .

Themenstarteram 4. Juni 2016 um 15:17

In Bezug zu CrankshaftRotator und OHCTUNER (Das Zitieren geht momentan nicht)

Das Drehmoment ist das Produkt aus Hubvolumen * 9550 /120 (4-Takt) * mittlerer effektiver Kolbendruck pe in MPa.

Um 100 Nm/L zu erreichen sind 100 / 1 L *120 / 9550 = 1,257 MPa pe erforderlich. Das ist für einen Sauger schon sehr hoch. Ich sehe das auch so, Serienmotoren erreichen das eher nicht.

Es zählt jedoch nur der Gesamthubraum, die Anzahl Zylinder hat damit nichts oder sehr wenig zu tun, nur weil es eben schwieriger wird bei kleineren Hubräumen hohe mittlere Kolbendrücke zu erreichen.

Siehe kleine 4-Takt Modellmotore unter 50 ccm pro Zylinder. Pe ~ 0,6 – 0,7 MPa; 0,75 ist schon sehr hoch. Als 2-Takter schaffen sie rund nur die Hälfte, besonders bei deren hohen Drehzahlen.

 

Hm, meine GSXR 750 erreicht das. 750ccm, 86Nm, siehe http://www.motorradonline.de/.../387752?seite=2 ... vor 40.000 km war die beim Vorbesitzer auf nem Dyno und hatte die Nennleistung erreicht.

BMW N52 Motor: https://de.wikipedia.org/wiki/BMW_N52 mit 315 Nm, vmtl unter "ISA" bedingungen (also kalt und hoher Luftdruck) 3l und 315 Nm

An sich erzeugt der 4-Zylinder Motor ein gleichmäßigeres Drehmoment.

Bei einem 1-Zylindermotor braucht man ein Schwungrad das bei Leerlauf noch zufriedenstellenden Rundlauf bewirkt.

Wenn ein größerer Drehzahlbereich besteht, dann kann sein dass das große Schwungrad bei höherer Drehzahl, wo das große Schwungrad nicht notwendig wäre, die große Energie die im Schwungrad gespeichert ist, das ungleiche Drehmoment des 1-Zylindermotors überkompensiert.

Bei Rasenmähern fungiert meines Wissens allerdings hauptsächlich das Messer als Schwungrad. Nachdem man ein Messer aber auch beim 4-Zlinder Motor ohnehin braucht hat man auch beim 4 Zylinder eine gleich große Schwungmasse. Der Vorteil lkiegt also wieder beim 4-Zylinder.

Mit dem Drehmoment untenherum hat dass allerdings nichts zu tun, es gibt keinen Grund warum ein 1-Zylindermotor da besser sein sollte.

Zitat:

@Floram schrieb am 4. Juni 2016 um 15:17:42 Uhr:

Um 100 Nm/L zu erreichen sind 100 / 1 L *120 / 9550 = 1,257 MPa pe erforderlich. Das ist für einen Sauger schon sehr hoch. Ich sehe das auch so, Serienmotoren erreichen das eher nicht.

Die besten Saugmotoren erreichen sogar 115 Nm/l, z.B. der einer BMW 1000 RR.

Themenstarteram 4. Juni 2016 um 21:52

Zitat:

@GaryK schrieb am 4. Juni 2016 um 16:03:57 Uhr:

Hm, meine GSXR 750 erreicht das. 750ccm, 86Nm, siehe http://www.motorradonline.de/.../387752?seite=2 ... vor 40.000 km war die beim Vorbesitzer auf nem Dyno und hatte die Nennleistung erreicht.

BMW N52 Motor: https://de.wikipedia.org/wiki/BMW_N52 mit 315 Nm, vmtl unter "ISA" bedingungen (also kalt und hoher Luftdruck) 3l und 315 Nm

Na klar, ein Kurzhuber H/B= 0,696, sehr hohe Verdichtung von 12,5:1 Ein hochgezuechteter Motorradmotor. pe = 1,44. Das Ding hat sehr hohen Verbrauch bzw. einen schlechen Wirkungsgrad.

Davon war nicht die Rede. Warum nicht ein Beispiel eines F1 Motors oder eines Jets?

Wir sprachen vom nomalen (zahmen) Automotor mit geringem Verbrauch.

Der maximale pe vom 6 Zylinder BMW ist 1,25 also rund 100 Nm/L. Verdichtung 10,7:1, ist doch im Rahmen. Du sagt ja selbst, die "besten" Motore ... Sicher frisst er BMW etwas mehr.

Angesichts von Atkinson-Cycles sagt die Verdichtung nicht mehr so viel aus. Aktuelle Turbos verdichten mit jenseits 12, heißt aber nicht dass die diese im Verdichtungstrakt vollständig benutzen.

Übrigens ist der Wirkungsgrad der Motorradmotoren gar nicht mal so übel, die laufen bis Euro-3 (aktuell noch Standard) halt eher "fett". Ob 1l mehr oder weniger juckt bei denen keinen Menschen, die Masse der Bikes hat nicht mal nen Kat.

Themenstarteram 5. Juni 2016 um 15:26

"GaryK", das sehe ich auch so. Verwended denn dieser Motorradmotor den Atkinson cycle? Atkinson ist ja das Gegenteil der Aufladung.

Das hohe Verdichtugnsverhaeltnis ist weninger wegen der Verdichtung sondern wegen der hoeheren Ausdehnung vorhanden. Der Ausdehnungshub wird kuenstlich verlaengert ohne die Kompression des Gemisches zu erhoehen. Man will, bzw. man hebt damit den Wirkungsgrad an, allerdings auf Kosten der Motorgroesse, bzw. der hubraumbezogenen Motorleistung.

Bei Aufladung wird der Motor kleiner, beim Atkinson (Miller) der Motor groesser.

Klar, ein bischen mehr oder weniger Sprit juckt beim Motorrad kaum. Als Automotor ist diese Bauweise als extremer Kurzhuber jedoch nicht geeignet.

PS: Eigentlich ist der Miller Cycle der, der die geringere Zylinderfuellung durch die Ventile erreicht. Atkinson machte dies mit unterschiedlich langem Ansaug- und Ausdehnugnshub. Bei normalem Kurbeltrieb kommt der Miller Cycle zur Anwendung.

Bei 200PS je Liter ist Atkinson/Miller kaum anzunehmen. Die spülen wie die Sau, Lambdaregelung ist bei den alten Moffs eher nicht und ohne Kat sind auch Spülverluste halb so wild. Hauptsache maximale Frischluftmenge.

Kannte Atkinson ohne variablen Kurbeltrieb eher ventilseitig als "schließt spät" und Miller als "schließt früh". Wie üblich hat jede der Techniken Vor- und Nachteile. Ich persönlich mag das BMW Konzept mit Valvetronic/Vanos, da liegt durchaus noch potenzial. Was mit dem kurzen, aber heftigen Ventilöffnen eher Miller als Atkinson ist.

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