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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
Ich weis nicht was du mit Standlaufdrehzahl meinst, aber ein RX-8 hat etwa 800U/min Leerlaufdrehzahl und kann bis 7500 bzw. in der starken Version bis knapp 10.000U/min hochdrehen. Unflexibel ist was anderes. Mazda hat den durchaus gut im Griff.
Du kennst dich mit diesen Dingen sicher besser aus als ich, aber da ich weis an was du arbeitest, ist eine gewisse Abneigung gegen den Wankel verständlich. Ich glaube nicht das der Wankel (ist es doch das einzige alternative Verbrennerkonzept, das je in Serie produziert wurde) so schlecht ist, wie du ihn hier hinstellst.
Abgesehen davon, irgendwas hat Mazda in der Mache, was einen neuen Wankel angeht. Sie sprechen von einem Skyactiv-R, die News sind vom Oktober 2015. Sicher es gibt keine Specs etc., aber irgendwas läuft hier...
Grüße,
Zeph
Der Wankel wird immer ein Exot bleiben , ne Drehorgel mit Säufer Potenzial , sicherlich keine Zukunftstechnik !
Der Wankel ist halt leicht und hat eine im Vergleich zum Hubkolbenmotor übersichtliche Zahl beweglicher Teile. Wenn man gut an den Rotor samt Dichtleisten rankommt -> Verschleißteil.
Für einen Range-Extender, der nur ein paar mal im Jahr für die 500km Fahrt zur Schwiegermutter angeworfen wird und zudem mit vorgewärmtem Öl gestartet werden könnte - reicht. Ein paar mal im Monat fürs Auswärtsspiel ebenfalls. Beim "Daily Driver" im Außendienst ists eher nix, das schreit aktuell nach Hubkolben-Otto mit Atkinson.
Mein Problem mit allen neuen Motorenkonzepten ist halt die Frage "was bringts" und "wie hoch ist der potenzielle Gewinn" sowie "wie hoch ist das implizierte Risiko". IMHO haben die neuen Konzepte wenig zu gewinnen und viel zu verlieren. Wenns nämlich wie bei NSU mit dem Wankel damals eben nicht hält. Wenn ein Motor ein gutes Leistungs-Gewichtsverhältnis hat und Gewicht entscheidend ist, dann kann man Risiko ggf. akzeptieren. Deswegen gibts im Bereich Flugmotoren auch noch Wankel bzw. die Hirth-Zweitakter. Beide haben gegenüber klassischen Viertaktern den Vorteil "wiegen die Hälfte" und beim Flugzeug ist Gewicht quasi alles. Jedenfalls im Bereich der Ultraleichts (Leichte Luftspo[r|t]tgeräte wie Para, Drache oder Dreiachser).
Ja genau , hier ging es ursprünglich um Hubkolben Motoren , wieso das jetzt hier so abdriftet mit Wankel und schlag mich tot Motoren , die damit nix zu tun haben , muss man nicht verstehen ?
Hier geht es um Kolbenringe und nicht Dichtleisten !
Ich könnte noch viel Weiteres über die Wankelprobleme schreiben. Aber was soll’s, die meisten wurden ausreichend gelöst. Einige lassen sich nicht lösen.
Die Stirnabdichtung ist per einer Leiste mit kleinem Radius (~ 1mm). Beim HKM sind im Automobilbereich zwei Kompressionsringe und ein Ölabstreifring üblich. Der Wankel kann nie so gut abdichten wie der HKM. Man muss sich die Kolbenführung in einer Zylinderbahn die kurvig ist durch die runden Dichtleisten vorstellen. Das einzige das den Kolben in der vorgeschriebenen Bahn hält ist die Verzahnung. Jede geringe Abweichung, die durch die Dynamik, Lagerspiel und Gasdrücke unvermeidlich ist, drückt die Dichtleisten in die Trochoide ein oder hebt sie ab. Eine völlig vibrationslose Führung wie beim HKM ist nicht möglich. Mit entsprechenden Materialien, deren Härte und Präzision, läuft das Ding. Der Kolben im HKM bewegt sich zwar auch aber es ist Fläche gegen Fläche.
Natürlich hat er auch seine Vorteile, Gewicht vorneweg. Die Rennsportler, wo der Wankel noch erlaubt ist lieben ihn sehr. Anstelle 3 oder mehr Motoren pro Saison reicht ein Motor völlig aus, er ist nicht kaputt zu kriegen, er kostet somit im gesamten weniger, er ist robust und im Vergleich zum HK-Rennmotor eher sparsamer im Verbrauch. Um den Vorteil im Rennsport zu dämmen sind meist unfaire Ballastgewichte vorgeschrieben damit der HKM konkurrieren kann.
Das sind aber Sonderanwendungen. Im Flugbereich, bei nahe 100% Volllast ist er auch von Vorteil. Siehe Paul Lamar der den Wankel im Experimental Aircraftbereich stark unterstützt. http://www.rotaryeng.net You Tube http://tinyurl.com/beqqxas
Fazit: Als sparsamer Automotor für die Massen oder auch als Rangextender dürfte der Wankel wenig Chancen haben. Für Sonderzwecke sehr wohl, besonders bei hoher Beanspruchung und hoher Dauerlast. Keramik Leisten sind zwar teuer aber leicht und unverwüstlich. Damit hält er ‚ewig‘. Mit gewissen Änderungen, die zwar niemand macht, lassen sich auch die Wärmeverluste und Abgaswerte verringern.
Mazda arbeitet nach meinem Wissen an einer 3.2 Liter Version, (~800 ccm pro Kammer). RX7/8 sind 2.6 Liter oder 650 ccm pro Kammer.
Neue Motoren haben es schwer wegen den großen Vorurteilen.
Der einzige Weg ist (sind) laufende Motoren und Messdaten. Dies ist allerdings nicht so einfach.
Bei Vielseitigkeit, Flexibilität, des HKM’s sind die verschiedensten Bauarten gemeint, Reihen- Stern-, V-, W- H- Boxer- Gegenkolben-, Delta-, sowie hauptsächlich Kurzhuber - Langhuber das Baugröße, Gewicht und am vor allem den Wirkungsgrad bestimmt. Da kann der Wankel nicht mit, er ist auf eine Ausführung und Bauweise beschränkt die zwar Reihenbauweise zulässt. Der Wankel ist als Kompressor unbrauchbar.
800 Upm Standlaufdrehzahl ist nur mit Seitenfenstern möglich bei peripheren Kanälen kaum, da sind schon nahe 1200 Upm nötig.
Bis auf Boxer wird von dem anderen Krempel nix Brauchbares die Massen im Alltag versorgen , es wird beim HKM erst mal bleiben und da sind hauptsächlich 2 , 3 und 4-Zylinder angesagt !
Zitat:
@OHCTUNER schrieb am 7. Juni 2016 um 22:57:17 Uhr:
Bis auf Boxer wird von dem anderen Krempel nix Brauchbares die Massen im Alltag versorgen , es wird beim HKM erst mal bleiben und da sind hauptsächlich 2 , 3 und 4-Zylinder angesagt !
Schon so, V-Motoren sind (waren?) auch stark vertreten. Stern, W, H, und Delta kann man vergessen. An Gegenkolbenmotoren wird zurzeit stark entwickelt, ganz einfach weil ein langer Hub mit hoher Drehzahl verbunden wird das hohen Wirkungsgrad mit hoher Leistungsdichte vereint. Der einfachwirkende HKM hat dagegen keinen Erfolg. Die Ausführung ist allerdings meist als 2-Takter das ebenfalls Schwierigkeiten bereitet. Am Viertaktprinzip Gegenkolbenmotor wird auch gearbeitet.
Also ich war auf der Suche nach einem brauchbaren V4 für PKW , einfach vergessen , nur alter Krempel .
Gegenkolben ist auch ne olle Kamelle , wird keiner serienreif im PKW bauen , wie wäre es zur Abwechslung mal mit Sachen für PKW die ich noch lebendig erleben könnte ?
@OHCTUNER
Hast du eigentlich immer so eine Abneigung gegen etwas, was du nicht kennst, bzw. auf den ersten Blick als wenig Sinnvoll erachtest?
@topic
Die Frage war, ob im Gras ein Einzylinder oder ein Vierzylinder (mit ansonst gleichen Daten) besser durchziehen würde.
Die Antwort ist denkbar einfach: Es macht keinen Unterschied, solange das Schwungrad groß genug ist um genug Energie bis zum nächsten Arbeitstakt zu speichern ohne dabei die Mindestdrehzahl zu unterschreiten. Nun muß dieses Schwungrad beim Einzylinder größer sein, da hier die Arbeitstakte weiter auseinanderliegen.
Letztendlich darf aus dem Schwungrad nicht mehr Energie entnommen werden, als es durch die Arbeitstakte zugeführt kriegt, abzüglich der Energie die der Motor selbst zur Überbrückung der 3 restlichen Takte braucht.
Bei gleichmäßiger Belastung (konstante Drehmomententnahme) ist die Zylinderanzahl und Schrwungradgröße nebensächlich. Bei stoßartiger Belastung (z.B. ein Maulwurfhügel, dh notwendiges Drehmoment kurzzeitig höher als das maximale Motormoment) wird der Motor besser durchziehen, der das größere Schwungrad hat, was aufgrund obiger Annahmen eher der Einzylinder sein wird. Bei gleicher Schwungmasse macht es wiederum keinen Unterschied.
Diese Annahmen sind rein theoretisch, denn in der Praxis ergeben sich trotz gleichem Hubraum andere Leistungsdaten der Motoren.
In der Elektronik gibt's was ganz ähnliches bei Schaltreglern. Typischerweise sind das 1-phasige Designs, es gibt aber gerade wenn viel Leistung gefordert wird mehrphasige Schaltungen (die Phasen entsprechen dabei den Zylindern). Der Vorteil ist klar, sowohl in der Elektronik als auch im Motorenbau: Bei mehr Zylindern (oder Phasen) kann die Schwungmasse (oder Induktivitäten und Kondensatoren) trotz gleicher Nennleistung deutlich kleiner ausfallen, abgesehen davon wird der Motorlauf (oder Spannungsripple) deutlich ruhiger.
Grüße,
Zeph
Und nicht vergessen - bei gleichem Hubraum und Ladedruck geht am Ende auch die Brennraumgeometrie in den Drehmomentverlauf ein. Ein 1l V12 wird als absoluter Kurzhuber beschissen durchziehen, ein 1l Einzylinder ist hindegen mangels Drehzahl nen Krampf. Der bestenfalls in einer Harley sein Dasein als "im früheren Leben war ich noch ein Bodenverdichter" fristen wird.
Dachte eigentlich, das Thema "Drehmoment" wäre bereits erschöpfend und eindeutig behandelt.
Zitat:
@GaryK schrieb am 8. Juni 2016 um 14:35:32 Uhr:
Und nicht vergessen - bei gleichem Hubraum und Ladedruck geht am Ende auch die Brennraumgeometrie in den Drehmomentverlauf ein. Ein 1l V12 wird als absoluter Kurzhuber beschissen durchziehen, ein 1l Einzylinder ist hindegen mangels Drehzahl nen Krampf. Der bestenfalls in einer Harley sein Dasein als "im früheren Leben war ich noch ein Bodenverdichter" fristen wird.
Dachte eigentlich, das Thema "Drehmoment" wäre bereits erschöpfend und eindeutig behandelt.
Gary,
Der Ladedruck wird von der Brennraumgeometrie mit bestimmt, bei gegebenem Ladedruck ist die Geometrie bereits mit inbegriffen.
Das Thema Drehmoment ist offensichtlich nicht erschöpft bei der Meinung dass Kurzhuber wenig Drehmoment liefern. Wenn es nicht so offensichtlich falsch wäre würde ich darauf nicht antworten.
Es ist allerdings eine verbreitete Mis-Konzeption.
Das Hubverhältnis hat absolut keinen Einfluss auf das Drehmoment.
Drehmoment ist Kraft mal Hebelarm. Bei gegebenem Druck ist Kraft = Kolbenfläche und der Hebelarm (der Kurbelwellenradius) ist Hubvolumen / Kolbenfläche / 2.
Drehmoment = Kolbenfläche * Hubraum / Kolbenfläche / 2 = Hubraum / 2 * Konst.
Das Verhältnis der Kolbenfläche zu Hub hat nichts mit dem Drehmoment zu tun.
Außerdem, weshalb muss eine 1 Liter 12 Zylinder ein Kurzhuber sein? 1000/12= 83 ccm.
(83/0,7854/2)^(1/3) = 37,5 mm Kolbendurchmesser und 75 mm Hub (2=Hubverhältnis) oder
(83/0,7854/1)^(1/3) = 47,3 mm Kolbendurchmesser und 47,3 mm Hub, Hubverhältnis = 1,0 .
Beide haben dasselbe Drehmoment. Der erste allerdings einen weit besseren Wirkungsgrad aber er kann nicht so hoch drehen wie der Zweite und liefert folglich weniger Endleistung.
Literleistung und Wirkungsgrad sind sich gegensätzlich. Bei Gegenkolben auch, aber das Produkt beider ist wesentlich höher. Daher ist es naheliegend dass Gegenkolben auch im Alltagsbereich von Motoren Einzug finden. Der Gewinn an Wirkungsgrad ist enorm hoch ohne Verluste in der Literleistung.
Vielleicht passt das hier dazu..
http://www.motor-talk.de/.../...stung-und-zylinderanzahl-t5199144.html
Grüße,
Zeph
Zeph,
Gute, interessante und richtige Darstellung.
Die Drehzahlbegrenzung ist durch deren Folge, die Massenkraft bestimmt. Gelingt es die Massen zu senken kann die Drehzahl angehoben werden. Daher Bauteile wie Pleuel und mehr bei F1 in Titan.
PS: F1 ist übrigens auch ein Beispiel dass Kurzhuber (H/B = 0.4) keine Drehmomenteinbußen haben. Sie liefern ebenso viel Drehmoment wie Langhuber.
Gruß Floram
Zitat:
@Zephyroth schrieb am 8. Juni 2016 um 08:30:54 Uhr:
@OHCTUNER
Hast du eigentlich immer so eine Abneigung gegen etwas, was du nicht kennst, bzw. auf den ersten Blick als wenig Sinnvoll erachtest ?
Grüße,
Zeph
Wie ich schon sagte , Gegenkolben ist eine olle Kamelle , was hat sich denn in den letzten 10 Jahren da getan um mal beim Thema PKW zu bleiben , richtig nix brauchbares !
Ist nur eine Feststellung und keine Bewertung dieser Geschichte !
Ich persönlich brauche was greifbares wo ich zb. im PKW nutzen kann und nicht Sci-fi wo weit entfernt von der Serienreife ist !
Zum Thema Kurzhuber ,
wie definiert sich denn ein Kurzhuber deiner Meinung nach in mm ?
Meinst du Frank Whittle hätte das Düsentriebwerk mit dieser Einstellung entwickelt? Oder würde es gar einen Tesla geben?
Kurzhuber ist alles wo der Hub kleiner ist als die Bohrung. Umgekehrt ist alles ein Langhuber wo der Hub die Bohrung übertrifft. Ist kein Thema von mm.
Grüße,
Zeph