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.
146 Antworten
Die Widerstände und Reibungsverluste werden am Prüfstand beim Auslaufen im Leerlauf gemessen.
Der Rollwiderstand hebt sich auf, da dieser auch beim Beschleunigen am Prüfstand entstanden ist und beim Auslaufen wieder hinzugerechnet wird.
25 PS könnten gefühlsmäßig schon 1,3 bis 1,4 Src. in der Beschleunigung ergeben.
Zitat:
@gla schrieb am 15. November 2016 um 19:03:00 Uhr:
Also soviel ich sehe gehen die von einem Gesamtwirkungsgrad Antriebstrang plus Reifen gegen 90 % aus. Das erscheint mir sehr optimistisch. Denn wenn man an Rollen mißt die von den Reifen angetrieben werden so heißt das ja dass auch die Verluste durch die Reifen dabei sind. Ich hätte eher einen Gesamtwirkungsgrad von 80 % noch eher für opitistisch gehalten.
Eventuell laufende Nebenaggregate können auch noch etwas wegnehmen.
Also ich kenne den Versuch nicht und weis daher auch nicht wie zuverlässig die Ergebnisse sind.
Ich kann nur sagen dass meines Wissens 88 % (146/165) als Gesamtwirkungsgrad sehr optimistisch sind.
Zitat:
@Waugi schrieb am 15. November 2016 um 21:35:12 Uhr:
Als Laie frage ich, ist das geringere Gas geben müssen nicht auch weniger Verbrauch ?
Der Zusammenhang Drehmoment/Leistung/Verbrauch ist hochkomplex und nicht ganz einfach zu beschreiben. Die Volksmeinung sagt: "Hohes Drehmoment ermöglicht schaltfaules und damit sparsames Fahren!".
Das ist nicht unrichtig, aber auch nicht die volle Wahrheit. Wie GaryK es schon angedeutet hat, kommt es auf die Betriebspunkt des Motors an, wo er am effizientesten arbeiten kann.
Stärkere Autos haben eine längere Übersetzung, die die Drehzahlen reduziert und somit das Auto etwas sparsamer sein kann, als das schwächere Gegenstück. In deinem Fall hast du aber die lange Übersetzung für 190PS, nur der Motor liefert sie nicht. Du wirst keine Verbrauchsersparnis feststellen, sollte BMW doch noch die 190PS aus dem Wagen kitzeln, eher wird der Wagen mehr als jetzt verbrauchen.
Das ist der gleiche Irrglaube beim Chiptuning. Mehr Leistung, weniger Verbrauch. Das spielt's nur leider physikalisch nicht. Im besten Fall bleibt der Verbrauch gleich, typischerweise wird's aber etwas mehr da nun auch mehr Leistung abgerufen wird. Und Leistung kommt von Kraftstoff. Eines kann Chiptuning nämlich nicht: Den Wirkungsgrad des Motors verbessern.
Grüße,
Zeph
"Das ist der gleiche Irrglaube beim Chiptuning. Mehr Leistung, weniger Verbrauch. Das spielt's nur leider physikalisch nicht."
Leider geht das durchaus. Und zwar dann, wenn man die mittlerweile verbreitete Mehrfacheinspritzung (also mehr als eine Haupteinspritzung) zu Gunsten einer "möglichst viel auf einmal" Einspritztechnik verbiegt. Die Karre verbraucht dann weniger bzw. hat mehr Drehmoment und damit Leistung bei einer Drehzahl X, aber die Abgaswerte sind an der Stelle komplett fürn Arsch.
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Ja! Schon! Aber! 😉
Klar kann man die Verbrennung durch Chiptuning etwas effizienter gestalten, nur wird dieser ganz kleine Schritt in Richtung "Weniger Verbrauch" mehr als aufgefressen vom großen Schritt in die Richtung "mehr Leistung". Wenn man die Leistung nicht angreift und die Abgasvorschriften ignoriert, kann man tatsächlich eine merkbare Spriteinsparung erreichen.
Der Wirkungsgrad eines Verbrenners wird eben zu 90% von der Mechanik und Hardware bestimmt und zur zum ganz kleinen Teil von der Applikation (sofern die nicht komplett vermurkst ist). Genau diese Mechanik (Verdichtung, Ventilöffungszeiten, Kurbeltrieb etc.) kann man durch Software nicht ändern.
Grüße,
Zeph
Das stimmt nicht unbedingt. Wir hatten mal in einem Projekt rein durch Applikation eine Verbrauchsreduzierung von 3,5 % erreicht.
Und wieviel Mehrleistung?
Grüße,
Zeph
Gemäß dem Titel dachte ich es gibt was zu lernen in Bezug auf Drehmoment vom Einzylinder zum 4 Zylinder.
Die kleinste Zylinderzahl im Auto sind zwar 2 Zylinder oder oft 3.
Also wie verhält sich das mit dem Drehmoment bei unterschiedlicher Zylinderzahl aber gleichem Gesamthubraum?
Wieviel Motorentechnik möchstest du hören?
Geometrien von Brennräumen sind nicht frei wählbar. Nehmen wir nen Quadrathuber als Beispiel. Die vertikale Bewegung kann realistisch betrachtet 20 m/s mittlere Geschwindigkeit nicht überschreiten. Ein Großer Einzylinder mit viel Hub ist bei x-tausend Umdrehungen meisten "schneller" unterwegs und dichter an seiner Nennleistung als ein kleiner Kurzhuber mit vielen Zylindern, aber gleichem Hubraum. Leidlich praktikable Motoren haben etwa 400 bis 500 ccm je Zylinder. Ein 600 ccm Vierzylinder wie in einer R6 hat etwa 66 Nm (bzw. 110 Nm je Liter) bei über 10.000 rpm. Eine XT660 https://de.wikipedia.org/wiki/Yamaha_XT_660_R hat 60 Nm bei 5200 RPM. Wenn du bei 4000 unterwegs bist, dann fühlt sich die XT660 pudelwohl, eine R6 ist kaum fahrbar... Dafür fliegt dir bei 10.000 rpm der Einzylinder um die Ohren, während die R6 tief luft holt und bis 15.000 hochreißt.
Warum das so ist kannst du dir u.a. über die Ventilflächen und Luftmassenströme erklären. Kleinere Ventile gleich intensivere Verwirbelung, was bei geringeren Drehzahlen hilft. Auch deswegen ist eine R6 bei 4000 RPM kaum gescheit fahrbar. Wenns dir nur drum geht, wie "gut" ein Motor bei x-tausend RPM ist - dann ist der Einzylinder eher im Vorteil. Wenns um Leistung geht, dann geht nichts über Vielzylinder. Weshalb "früher" auch mal 3 Liter (und weniger) als V8 gebaut wurden.
GaryK
Danke für die ausführliche Antwort. Ich stiimm' dir zu. Vieles deiner Antwort geht auf 'Performance' bzw auf Leistung hinaus mit Einbezug der Drehzahl und auch Hub / D Verhältnis. Soweit habe ich gar nicht gedacht, sondern lediglich an Drehmomentvergleiche. Angenommen das Hubverhältnis ist auch das Selbe.
Ein 50 ccm Kettensägenmotor 2-Takt dreht leicht 12000 Upm sodass auch die Drehzahl im Vergleich ausgeschaltet ist.
Dazu ein 4-zylinder 2-takt (nur 12.5 ccm) oder besser ein 3 Zylinder mit je 16.7 ccm. Beide gleiche Drehzahl, (ich weiß der 3- Zylinder könnte höher drehen).
Wie sieht es nun mit dem Drehmoment aus? Welcher Motor braucht mehr Schwungradmasse? Welche Säge kann den dickeren Baum durchsägen?
Zitat:
@Zephyroth schrieb am 17. November 2016 um 09:20:56 Uhr:
Und wieviel Mehrleistung?Grüße,
Zeph
Gar keine. War ja auch nicht Projektziel.
Zitat:
@GaryK schrieb am 16. November 2016 um 10:05:12 Uhr:
"Das ist der gleiche Irrglaube beim Chiptuning. Mehr Leistung, weniger Verbrauch. Das spielt's nur leider physikalisch nicht."Leider geht das durchaus. Und zwar dann, wenn man die mittlerweile verbreitete Mehrfacheinspritzung (also mehr als eine Haupteinspritzung) zu Gunsten einer "möglichst viel auf einmal" Einspritztechnik verbiegt. Die Karre verbraucht dann weniger bzw. hat mehr Drehmoment und damit Leistung bei einer Drehzahl X, aber die Abgaswerte sind an der Stelle komplett fürn Arsch.
Deswegen sollte man die Behauptung umbenennen in "Mehr Leistung bei weniger Verbrauch durch Chiptuning klappt dann nicht, wenn die Abgaswerte danach noch die gleichen sind". 😉
Zitat:
@Rael_Imperial schrieb am 17. November 2016 um 22:20:14 Uhr:
Zitat:
@Zephyroth schrieb am 17. November 2016 um 09:20:56 Uhr:
Und wieviel Mehrleistung?Grüße,
ZephGar keine. War ja auch nicht Projektziel.
Nichts anderes hab' ich geschrieben.
Zitat:
@Zephyroth schrieb am 16. November 2016 um 10:22:26 Uhr:
Wenn man die Leistung nicht angreift und die Abgasvorschriften ignoriert, kann man tatsächlich eine merkbare Spriteinsparung erreichen.
Ich habe nur die Unvereinbarkeit von Leistungssteigerung und Verbrauchsminderung dargelegt. Ist von der Physik leider ein "oder" kein "und".
Grüße,
Zeph
Na ja wenn man mehr Wirkungsgrad herausholen könnte wäre es theoretisch möglich.
Aber da stößt man beim Verbrennungsmotor an Grenzen, es sei denn es schafft jemand etwas ganz neuartiges.
Ich würde übrigens nicht sagen dass nicht ein wenig Wirkungsgraderhöhung möglich ist wenn man auf die Abgase gar keine Rücksicht nimmt also den Katalysator weggibt.
Der Verbrauch der sich letztendlich einstellt ist ein Konglomerat aus den Zielvorgaben (Leistung, Emissionen und gewünschter Effizienz). Man kann immer zwei zulasten eines anderen optimieren.
Mehr Leistung bei Einhaltung der Abgasvorschriften führt unweigerlich zu mehr Verbrauch.
Mehr Leistung und weniger Verbrauch zu unweigerlich schlechten Abgaswerten (DI-Diesel mit einer Einspritzung)
Gute Abgaswerte und wenig Verbrauch führt wieder zu weniger Leistung (Atkinson-Motor z.B.)
Die Verbrennung im Bestpunkt ist sowohl bei Diesel als auch beim Benziner inzwischen sehr gut und nahe am Carnot-Kreisprozeß dran. Das Problem sind die Teillastbereiche, die teilweise immer noch unterirdische Wirkunggrade liefern. Genau hier setzt man weiterhin an, denn an den Verbrennungstemperaturen (die den Carnot-Wirkungsgrad bestimmen) kann nicht mehr viel drehen. Mehr als 2500°C Verbrennunstemperatur machen die Materialien nicht mit, weniger als 500°C Abgastemperatur (bei Volllast!) ist auch kaum möglich, da man nicht unendlich lange expandieren kann.
Grüße,
Zeph