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Drehmoment 1 Zylinder vs 4 Zylinder
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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146 Antworten
200 PS pro Liter geht nicht ohne Aufladung ausser bei sehr hoher Drehzahl (z.B. F1). Ich hatte die Einzelheiten der Motordaten nicht vor Auge.
Wie dem auch sei, der eine schliesst frueh, Miller, der andere spaet, Atkinson. Der Effekt ist mehr oder weniger der Gleiche. Man hat das Prinzip uebernommen. Miller kam etwas spaeter.
Atkinson hat anfaenglich schon mit unterschiedlichem Hub experimentiert. Siehe folgende Links. Es ist zwar in Englisch aber die Animationen sind universal. Das war natuerlich nicht sehr praktisch.
Ich hatte auch eine andere Mechanik gesehen die mehr praxisnah ist aber der Aufwand ist trotdem zu gross gegenueber einem Atkinson/Miller cycle ereicht durch Ventilsteuerung.
Es waren zwei gegenlaeufige Kolben in einem Zylinder beide per Kurbeltrieb bewegt wobei eine der kraftschluessigen Kurbelwellen mit geringerem Hub und halber Drehzahl laeuft.
Zwei gegenlaeufige Kolben in einem Zylinder ala Junkers werden ja heute wieder zum Leben erweckt zum Zweck von hohem Wirkungsgrad. In den USA sind dies: EcoMotors - VW Hofbauer, Achates Power und Pinnacle engines. Soweit mir bekannt wird auch in Deutschland daran gearbeitet, weiss allerdings nicht von wem.
IMHO sind diese neuen Konzepte zum Scheitern verurteilt. Weil keine Betriebserfahrung vorliegt und die Bedeutung des Benziners durch Hybride sinken wird. Ohne große Dynamikanforderungen (das macht der E-Motor) und bei leidlich mittlerer hoher Last betrieben brauchst du weder vollvariable Nockenwellen noch Turbo oder Direkteinspritzung. Der hochverdichtete Saug-Otto mit Atkinson und moderaten Kolbengeschwindigkeiten dürfte die Waffe der Wahl sein. Bei kleinen RE mit wenig Betriebsstunden kann man sogar wieder den Wankel aktivieren. Kaum bewegliche Teile, vibiert nicht und wäre spottbillig zu tauschen wenn die Dichtleisten irgendwann "hin sind".
Achja, die HC Emissionen eines solchen Wankels wären mit CNG/LPG oder Ethanol/Methanol auch recht übersichtlich. Problem aller Kreiskolbenmotoren ist die seltsame Brennraumform, was diesen HC Emissionen nicht grad entgegen kommt.
Welche neuen Konzepte sind hier gemeint? Das Gegenargument dass keine Erfahrung vorliegt ist wohl mit am unteren Ende des Spektrums.
Der E-Motor ist schon einfacher als ein Verbrenner, aber… woher der Strom??? Wenn Strom ein Medium wäre das man ernten kann oder als Bodenschatz fördern kann hätte man die sogenannten ‚fossilen‘ Kraftstoffe längst aufgegeben. Da nun Öl, Kohle und Erdgas in üppiger Menge vorhanden sind, sich fortlaufend erneuern, und auch nichts kosten genau wie Wind oder Sonnenenergie und da Strom meist aus .fossilen‘ Kraftstoffen erst hergestellt werden muss ist so eine Ansicht IMHO sehr kurzsichtig.
Wow, der Wankel. Es ist ein extremer Kurzhuber selbst kürzer als die alten Formel 1 V8 mit 0,4 H/B (Hub/Bohrung) Verhältnis. Die neuen liegen um 0,6 soweit mir bekannt. RX7/8 haben 0,33 H/B. Billig? Er kostet mehr als ein vergleichbarer HKM. Vibriert nicht, stimmt, aber die neuen Konzepte auch nicht und sind ebenfalls ohne Nockenwelle, Zahnriemen, Ventile etc.
Kopf in Sand stecken nützt hier nichts finde ich. Man muss sich die Sache mal ansehen und nicht sagen das kennen wir nicht.
Welchen Hub macht der Kreiskolben in einem Wankelmotor?
Zitat:
@Floram schrieb am 6. Juni 2016 um 15:06:41 Uhr:
Welche neuen Konzepte sind hier gemeint? Das Gegenargument dass keine Erfahrung vorliegt ist wohl mit am unteren Ende des Spektrums.
Nö, ists nicht. Bei einem Massenhersteller nebst Gewährleistungsthemen ist Erfahrung bzw. Risiko einer Neuentwicklung durchaus budgetwirksam. Gleicht der Vorteil das Risiko nicht aus, wozu wechseln? Vor allem wenn man komplett neue Maschinen und Fertigungstechnik braucht.
Zitat:
Der E-Motor ist schon einfacher als ein Verbrenner, aber… woher der Strom??? Wenn Strom ein Medium wäre das man ernten kann oder als Bodenschatz fördern kann hätte man die sogenannten ‚fossilen‘ Kraftstoffe längst aufgegeben.
Solar/Wind ist bekannt? Und dass das typische Ladeverhalten "abends an die Steckdose" mit leidlich intelligenten Steckdosen in die lastarmen Nachtstunden geschoben werden kann? Für die paar dutzend TWH zusätzlichen Strom brauchen wir nicht mal neue Kraftwerke.
Zitat:
Da nun Öl, Kohle und Erdgas in üppiger Menge vorhanden sind, sich fortlaufend erneuern, und auch nichts kosten genau wie Wind oder Sonnenenergie
Ähm, ich vermisse ein Sarkasmus-Tag? Schwachsinn der "abiotischen Ölentstehungstheorie" kann man u.a. hier lesen.
Zitat:
Wow, der Wankel. Es ist ein extremer Kurzhuber selbst kürzer als die alten Formel 1 V8 mit 0,4 H/B (Hub/Bohrung) Verhältnis. Die neuen liegen um 0,6 soweit mir bekannt. RX7/8 haben 0,33 H/B. Billig? Er kostet mehr als ein vergleichbarer HKM.
Wankel ist tendenziell in Stückzahlen sehr billig herstellbar, alleine weil die Zahl der Teile niedrig ist. Den Hub kannst du beim Wankel als Parameter vergessen, da sich die Flamme nicht alleine vertikal/radial, sondern überwiegend horizontal ausbreitet, der Hub aber radial gemessen wird. Somit ist Bohrung/Hub eine sinnfreie Betrachtungsweise.
Zitat:
@SpyderRyder schrieb am 6. Juni 2016 um 15:38:13 Uhr:
Welchen Hub macht der Kreiskolben in einem Wankelmotor?
Der Hub beim Wankel ist 2x Exzentrizität, beim RX7/8 = 2*15 mm = 30 mm plus 15 mm die das Gehäuse wegen der Wölbung „weglauft“, also 45 mm Hub.
Die Kolbenfläche ist SQR(3) * 105 R = 181.8 mm * 80 mm Kammerbreite also 14549 mm^2. Auf einen Kreis umgerechnet ist das 136.1 mm Durchmesser. 45 mm/ 136.1= 0.33 Hubverhältnis.
Nur dass sich der Kolben während des Hubes um 90 Grad dreht macht dies keinen Unterschied und der Wankel bleibt trotzdem ein Hubkolbenmotor. Der Hub unterliegt denselben Gesetzen und Formeln wie der HKM mit Ausnahme dass die Pleuellange gewissermaßen unendlich lang ist weil es sie nicht gibt und der Kolben direkt auf der Exzenterwelle sitzt.
Na ja, Wankel fängt schon einmal mit den Dichtleisten an. Geht nicht so einfach wie mit runden Kolbenringen, die übrigens auch von der Unterseite immer gechmiert werden.
Form des Verbrennungsraumes einschließlich zurück versetzter Zündkerze.
Steuerzeitenregelung etc.
Kann man ruhig vergessen.
Zu "gla"
Das sehe ich auch so.
NSU ging am Wankel kaputt. Ich weiss es, ich war in der AV und ging wegen dem Wankel weg.
NSU war vor dem Wankel groesser als BMW.
Zitat:
@Floram schrieb am 6. Juni 2016 um 17:43:07 Uhr:
NSU ging am Wankel kaputt.
Ja leider. Sonst war der Ro 80 seiner Zeit weit voraus. Hätten sie ihn mit einem Hubkolbenmotor gebaut wie den K70, gäbe es wahrscheinlich NSU heute noch.
Zu innovativ sein zu wollen kann gerade so gefährlich sein wie zu wenig innovativ.
Warum war der RO 80 langer seiner Zeit voraus ?
Das war die grösste Krücke damals.
Ich habe auf diesen Dingern noch geschraubt.
Nach 6 Jahren spätesten waren die Dinger blechmässig total fertig ,von der Automatic willich erst garnicht anfangen.
Bopp19
Zitat:
Ja leider. Sonst war der Ro 80 seiner Zeit weit voraus. Hätten sie ihn mit einem Hubkolbenmotor gebaut wie den K70, gäbe es wahrscheinlich NSU heute noch.
Zu innovativ sein zu wollen kann gerade so gefährlich sein wie zu wenig innovativ.
Innovation ist schon gut wenn der Erfolg in Aussicht steht. Der Erfolg beim Wankel war nach meiner und vieler anderer Leute Meinung nicht zu erwarten.
Der K70 war recht gut, etwas zu niedrige Kompression. Nur leider war bereits das VW Emblem drauf.
NSU war damals auch VW voraus mit dem wassergekühlten 4-Takter mit Vorderradantrieb. VW war noch bei den luftgekühlten Heckmotoren.
Ohne die Wankel-kosten hätte NSU VW nicht gebraucht und der K70 als Wegweiser, sowie eine neue Karosserie wie der Ro80 mit HKM hätten NSU ganz vorne im deutschen Autobau mitmischen lassen.
NSU hatte viele Innovationen auch unter den Motorrädern die fast alle gut und erfolgreich waren mit Ausnahme des Wankelmotors. Ich selbst hatte ein Gespräch mit Dr. Froede (Kraft durch Froede) und ihm die negativen Seiten des Wankels dargelegt aber er hatte natürlich immer eine Antwort gegen jedes Argument.
Dass der Wankel nichts wird war vorauszusehen. Die Probleme häuften sich an aber die Führung war zu stur und hielt daran fest. Man brauchte neue Laufschichten, neue Materialien für Dichtleisten, die Rattermarken bereiteten Sorgen. Man brachte die Vibrationen nicht weg. Toyo Kogio war sauer dass NSU dieses Problem verschwiegen hatte. Erst qualmte der Motor beim Start wegen dem Öl im Brennraum, nach der Ölabdichtung war die Leistung wesentlich geringer. Die Geometrie ist ungünstig für eine gute Verbrennung. Jemand sagte der Wankel sei "mathematisch gefesselt", das ist auch so. Die Kompression ist nicht beliebig zu erhöhen, Dieselbetrieb ist nicht möglich. Die Oberflache des Brennraumes im Vergleich zum Volumen ist sehr groß, größer als bei jedem anderen Motor einschließlich F1 Motoren mit ~10% Wirkungsgrad. Als Folge sind die Wärmeverluste äußerst hoch. Niedrige Abgaswerte wie heute erforderlich sind äußerst schwierig wenn überhaupt zu erreichen. Die Herstellungskosten sind sehr hoch trotz weniger aber dafür komplizierten Bauteilen.
Der Wankel wird sich auch als Rangeextender nicht durchsetzen können, er ist und bleibt eine Krücke wie er jetzt ist. Gedanken zur Verbesserung bestehen, aber wer will das wissen, ist auch kaum nützlich.
Es gibt andere Prinzipien von Drehkolbenmotoren mit weit günstigeren Brennräumen die auch den HKM übertreffen. Zu solchen Motoren hat der Wankel überhaupt keine Chance.
Wobei man sagen muß, das die Probleme (Dichtleisten, Rattermarken) von denen NSU betroffen war, bei Mazda nie wirklich aufgetreten sind. Hier gibt es RX-7-Maschinen die 400.000km alt sind und erst eine Revision hinter sich haben. Richtige Behandlung vorausgesetzt, ein paar Dinge sind anders als beim HKM.
Grüße,
Zeph
http://www.spiegel.de/spiegel/print/d-89571169.html
Als Flugmotoren sind Wankel nicht wirklich unbekannt und funktionieren sogar leidlich gut. Kollegen von mir haben sowas als Klapp-Antrieb in Segelflugzeugen. Man muss halt wissen, wie diese zu behandeln sind.
Zitat:
@Zephyroth schrieb am 7. Juni 2016 um 10:49:13 Uhr:
... (Dichtleisten, Rattermarken) von denen NSU betroffen war, bei Mazda nie wirklich aufgetreten sind.
Grüße,
Zeph
Mazda hatte die gleichen Probleme. Sie brachten ihre Wagen aber erst auf den Markt nachdem sie die Dichtleisten / Rattermarken im weitesten im Griff hatten. Der Aufwand war groß das der Kunde nie zu Gesicht bekam.
NSU dagegen war ‚gezwungen‘ auf den Markt zugehen, so jedenfalls glaubte dies die Führung, sicher mit Recht gemäß der vielen Reklame und de Ungeduld der Kunden. Die Garantie war zu gut, ein teures Unternehmen. Viele Motore kamen zurück an denen kein Schaden war. Bei der kleinsten Gelegenheit, schlechter Start oder ähnliches, zurück an NSU.
NSU war auch sehr überrascht an dem großen Verschleiß der Dichtleisten. Der Verschleiß im Alltagsgebrauch war viel höher als auf dem Prüfstand bei fortlaufend gleicher Drehzahl.
Zusammenfassend lässt sich sagen dass der Wankel mit seinem extrem kurzen Hub eine Rennmotor ist mit allen seine Begleiterscheinungen, klein, teuer, hoher Verbrauch, nicht für den Alltagsgebrauch geeignet. Siehe auch das 24 Stunden Rennen, Le Mans, das Mazda gewann und als Folge Wankelmotoren von fast allen Rennstrecken verbannt wurden. :-)
Man sieht die Charakteristik auch an der sehr hohen Standlaufdrehzahl. Das System ist starr und unflexible. Langhuber gibt es nicht, die Kompression ist begrenzt und Dieselbetrieb nicht möglich.
Vor allem ist die Herstellung sehr teuer. Jemand der behauptet der Wankel wäre billig in Serienproduktion kennt die Wankelprobleme und Motore im Allgemeinen nicht. Nicht umsonst dauerte es sehr lange bis Mazda gewissen Erfolg hatte. NSU schaffte es nicht und ging in Konkurs.
Von den Abgaswerten sprachen wir noch nicht, diese sind auch im Argen. Daher auch heute kein Wankel auf dem Markt. Das ist aber alles logisch anhand dem kurzen Hub.
Als kurzer Nachtrag:
Aus dem Artikel Spiegel: http://www.spiegel.de/spiegel/print/d-89571169.html
Quote: "Audi, der heutige Hausherr im einstigen NSU-Werk, experimentierte kürzlich erneut mit dieser Technik, ließ das Konzept aber wieder fallen." Unquote
Übrigens ist Herr Ernst Sigmund der Wankel Supertech vor kurzem verstorben.