Start/Stop Automatik gesund auf Dauer - TSI?
Hi alle,
ich wollte mal alljene unter Euch fragen, ob dieses ständige Ab- und Anschalten des Motors auf Dauer wirklich völlig harmlos ist?
Ich meine, jedes Mal, wenn man irgendwo steht und dann brav das Kupplungspedal los lässt geht der Wagen bekanntlich aus.
Gestern ging er aus und durfte direkt 3 Sekunden danach gleich wieder anlaufen.
Meine Frage: Ist das auf Dauer nicht etwas schlecht für Motoren bzw. deren Antrieb?
Interessiert mich einfach mal.
Ich habs derzeit deaktiviert bzw. deaktiviere es immer beim Losfahren direkt.
Beste Antwort im Thema
Die Lebenserwartung des Anlassers ist mit sicherheit kürzer. Wenn der Motor richtig warm ist kann ich mir auch nicht gerade vorstellen das das gesund für den Motor ist. Der Öldruck baut sich schnell ab durch das dünnflüssige Motoröl. Es dauert etwas bis der Öldruck wieder aufgebaut ist nach dem Neustart. Sicherlich reicht die Restschmierfähigkeit aus aber was ist mit der Steuerkette? Der Kettenspanner spannt die Kette mit Hilfe des Öldruckes. Kann die Kette beim Neustart schlagen? Hat der TSI Motor deshalb so viele Probleme mit der Steuerkette? Um wieviel kürzer ist die Lebensdauer der Batterie? Rechnet sich die angebliche Kraftstoffersparnis gegenüber dem Mehraufwand ( Reparaturen )? Und wie sieht es mit der Umwelt aus? Ich meine nicht nur durch die Abgase sondern Müll der Entrorgt werden muss ( Batterien Motoröl Ölfilter) Das Motoröl wird sicherlich auch häufiger gewechselt werden müssen.
45 Antworten
Beim Steuerkettenthema bleibt es mir unverständlich, wie es zu den vielen kapitalen Motorschäden kommt.
Naürlich nicht, wenn die Kette bei 4000 oder 6000 U/min reißt und die Metallfetzen im Motorraum fliegen. In diesem Fall ist der Schaden weder überraschend noch unerwartet. Sehr viele der Schadensmeldungen sprechen aber lediglich von übergesprungenen Steuerketten und kapitalem Motorschaden, häufig dann auch von zerstörten Kolben und Ventilen; von einer gerissenen Steuerkette ist seltener die Rede.
Weshalb die neuen Rumpfmotoren, wenn die Ketten nicht gerissen waren? Was führt in diesen Fällen zum kapitalen Motorschaden? Wenn die schlimmste Folge einer übergesprungenen Kette lediglich ein bißchen Rasseln und Leistungsverlust wäre, dann könnte es ja beim Tausch des Kettentriebs bleiben, ohne neuen Rumpfmotor. Oder auch nur des Kettenspanners und fertig – je nachdem.
Mir als Laien ist auch nicht verständlich, wie es zum Kontakt zwischen Ventilen und Kolben kommen kann. Konstruktiv ist ja vorgesehen, daß beim Arbeitstakt die Ventile beim Kolben am OT geschlossen sind, ohne wechselseitige Berührung. Wieso kommt es in Ausnahmefällen doch dazu und damit zur Zerstörung des Motors? Werden da Ventile aus ihrem Sitz gerissen und zu Torpedos in Richtung Kolben, und wenn ja, warum?
Und nochmal das Thema Zündzeitpunkt. Dessen Steuerung soll also ausschließlich von der Stellung der Kurbelwelle abhängen, ohne jeden Bezug zur Ventilsteuerung. Nun gut, das nehme ich jetzt einmal so hin.
Aber der Zündzeitpunkt wird vom Steuergerät im Betrieb verstellt, nach meiner Vorstellung um so Dinge zu berücksichtigen wie Gemisch, Temperatur, Leistungsanforderung, Benzinqualität, vielleicht auch die Verdichtung und anderes mehr. Sind dabei sämtliche dieser Parameter und Einflußgrößen völlig unabhängig von der Ventilsteuerung? Das hätte ich anders erwartet.
Entscheidend aber die Ausgangsfrage: Wie kommt es zu den kapitalen Motorschäden?
P. S. und off topic, würde mich aber am Rande mal interessieren:
Die Rede war vom Fliehkraftversteller bei den älteren Motoren. Der (also die Fliehkraftverstellung) würde z.B. auf dem Mond ohne jede Anpassung ebenso funktionieren, ungeachtet der weit geringeren Schwerkraft, richtig? (Sozusagen mit Gruß an das Higgs Boson.)
Die Nockenwelle muss zur Kurbelwelle synchronisiert laufen. Dies geschieht eben durch eine richtig aufgelegte Kette. Springt die Kette auf einem Rad ein Zahn über kommt es dazu, dass die Synchronisierung nicht mehr korrekt ist. Äußert sich bei einem Zahn in einem bescheidenen Laufverhalten. Das Problem dabei ist: Wenn die Kette schon einmal gesprungen ist, tut sie es auch ein zweites Mal, da der Fehler nicht behoben ist. Ein zweiter Zahn Fehlstellung führt aber dazu, dass ein Nocken ein Ventil noch aufgedrückt hat, während der Kolben schon in Richtung OT fährt. Das hat zur Folge, dass der Kolben alles, was sich in seinem Weg befindet, aus der Bahn drückt.
Führt zu Bananenventilen, gebrochenenen Nockenwellen, defekten Ventilführungen, gebrochenen Zylinderköpfen.
Zusätzlich kommt es am Rumpfmotor auch zu nicht unerheblichen Schäden: Kolbenbruch, Defekten an den Laufbahnen (durch den aus der Bahn gedrückten Kolben), Lagerschäden.
Nockenwellen (Einlass wie Auslass) können mittlerweile unabhängig voneinander in gewissen Graden verstellt werden (es werden dabei immer ° Kurbelwellenstellung angegeben). Dies sorgt für anderes Strömungs- und damit Spülverhalten bei unterschiedlichen Drehzahlen. Dies ist aber nur in einem gewissen Bereich möglich.
Danke - leuchtet mir jetzt ein.
Zitat:
Original geschrieben von MENA-C
Danke - leuchtet mir jetzt ein.
Nimms mir bitte nicht übel, jedoch leuchtet mir es überhaupt nicht ein, wie man seitenlang über Dinge dikutieren kann, Vermutungen äußert, etc., wenn deren Zusammenhänge nicht richtig bekannt sind.
Dank Internet und z.B. Wiki sind doch solche Infos schnell und auch mit grafischer Beschreibung, gut verständlich verfügbar!
Und damit ich was zum Thema beitragen kann, die Probleme mit den Steuerketten sind wohl durch einen Rotstift in der Konstruktion beim Hersteller verursacht.
Dank heutiger Konstruktionstechnik können Bauteile ziemlich genau auf eine geplante Lebendauer ausgelegt werden, das gilt für mechanische aber auch elektonische Komponenten.
Komischerweise treten solche Erscheinungen bei neu entwickelten Motoren auf (wie z.B. OM 651, oder der 1.6 Turbo von BMW/PSA, oder die 1.2 und 1.4 T(F)SI).
Natürlich will das kein Hersteller zugeben, und spricht von Einzelfällen; lässt es darauf ankommen wie die Kunden reagieren.
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Zitat:
Ist der Brennraum jedoch extrem heiß, die Oktanzahl zu niedrig, oder es liegen Ablagerungen vor, die dann glühen, kann es zu einer vorzeitigen unkontrollierten Entzündung kommen (das Gemisch entzündet sich schon vor dem Zündfunken): d.h. der Kolben ist noch nicht mal annähernd am OT, wenn der volle Druck der Verbrennung ansteht: Der Kolben wird beim Hochlaufen durch die Verbrennung gebremst, anstatt nach dem OT beschleunigt zu werden. Das nennt man Klopfen.
Stimmt so nicht ganz. Was sie beschreiben ist ein Extremfall des Klopfens, der so in der Praxis eigentlich nie auftaucht, da hierfür schon mehrere Parameter extrem vom Sollwert abweichen müssten. Normalerweise entsteht Klopfen erst während der durch den Zündfunken eingeleiteten, gewünschten Verbrennung. Nämlich dann, wenn durch die bereits teilweise erfolgte Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches die Drücke und Temperaturen im Kompressionsvolumen sprunghaft ansteigen. Die reguläre Verbrennung im Ottomotor erfolgt nämlich nicht von jetzt auf sofort, sondern Bedarf einer nicht unerheblichen Zeitspanne. Die Flammenfront breitet sich dabei von der Zündkerze aus in alle Richtungen aus. Direkt vor der Flammenfront laufen chemische Vorreaktionen ab, die das Fortschreiten der Flamme erst ermöglichen (sog. Vorwärmzone). Diese Vorreaktionen laufen da langsamer ab (und entsprechend kann sich die Flamme hier nicht so schnell fortbewegen), wo die Temperaturen geringer sind. Und das ist im Bereich der Einlassventile der Fall. Hier entsteht irgendwann ein kritischer Zustand aus Druck und Temperatur, der örtliche Miniexplosionen, also Selbstenzünden des Gemisches verursacht -> Klopfen. Dieses Klopfen ist daher so gefährlich, weil die neu gebildete, unkontrollierte Flammenfront deutlich höhere Ausbreitungsgeschwindigkeiten aufweist (wie bei jeder Selbstzündung). Die Belastungen auf die Motorkomponenten sind dort besonders hoch, wo die reguläre Verbrennungsfront auf die klopfende Flammenfront trifft. Durch die Überlagerung der Druckwellen entstenen Spannungsspitzen, die kleinste Mengen Material an Kolbenboden oder Zylinderlauffläche absprengen. Daher sieht ein durch klopfen geschädigter Motor innen auch so pickelig aus wie ein Teenager. 😉
Das Rennmotoren extrem nah an der Klopfgrenze betrieben werden, stimmt so nicht. Schau dir bitte einen modernen Formel 1 Saugmotor an. Hier wird der Fokus auf hohe Drehzahlen gelegt, da sich die Drehzahl unmittelbar auf die maximal erreichbare Leistung auswirkt. Um die mittlere Kolbengeschwindigkeit im Bereich der Festigkeitsgrenzen von Kolbenbolzen, Pleuel und Kolbenwelle zu halten, muss daher ein extrem niedriger Hub gefahren werden. Der liegt im Bereich zwischen 30 und 35mm. Mit einem derart kleinen Hub ist es aber gar nicht möglich eine hohe Verdichtung zu realisieren. Ventile, Zündkerzen und Co erfordern eine gewisse Höhe des Totvolumens, der Durchmesser des Totvolumes ist durch die Kolbenbohrung sowieso fix. Rechenbeispiel: Bei Saugmotoren wäre 12:1 eine hohe Verdichtung. F1 Motoren haben 2,4l Hubraum auf 8 Zylinder, also 300cm³ pro Zylinder. Das bedeutet das Kompressionsvolumen dürfte maximal 25cm³ betragen. Bei einer Bohrung von angenommenen 74mm (35mm Hub) bedeutet das eine mittlere Höhe des Kompressionsvolumens von 2,9mm. Die Ventilhübe betragen dagegen mindestens 8mm. Ich denke das verdeutlicht das konstruktive Dilemma.
Bei Riss der Kette fehlt natürlich der Antrieb der Nockenwellen und die Ventile bleiben in der letzen Stellung einfach stehen. Das bedeutet, dass der Kolben die Ventile die öffen stehen zu Brei kloppt. Der Motor hat keinen Ladungswechsel mehr, kann also keine Verbrennung mehr durchführen. -> Der Motor steht still. In Extremfällen kann es auch zum Blockieren des gesamten Antriebsstranges kommen, nämlich dann, wenn sich Bauteile verkeilen.
Zu zerstörten Kolben/Ventilen oder durch den Rückschlag auch Nockenwellen kann es aber auch schon vor dem Riss der Steuerkette kommen. Nämlich wenn die Kette bereits mehrfach übergesprungen ist. Der Motor kann zwar in gewissen Grenzen über den Nockenwellenversteller (zumindest einlassseitig) gegen die verstellten Steuerzeiten regeln, die Auslassventile behalten ihre Fehlstellung jedoch bei. Hier kommt es in der Folge erst zu einem Leistungsverlust, später dann zum Abreißen der Ventile durch Kollision mit dem Kolben. Und wenn du erstmal Metallspäne im Brennraum hast, ist der Motor eh komplett hin, da die Laufflächen der Kolben zerkratzt sind (Kolbenfresser ist dann nur noch eine Frage der Zeit).
Zitat:
Aber der Zündzeitpunkt wird vom Steuergerät im Betrieb verstellt, nach meiner Vorstellung um so Dinge zu berücksichtigen wie Gemisch, Temperatur, Leistungsanforderung, Benzinqualität, vielleicht auch die Verdichtung und anderes mehr. Sind dabei sämtliche dieser Parameter und Einflußgrößen völlig unabhängig von der Ventilsteuerung? Das hätte ich anders erwartet.
Der Zusammenhang zwischen Ursache und Wirkung ist hier umgekehrt. In Abhängigkeit von der Leistungsanforderung und Drehzahl werden die Steuerzeiten eingestellt. Mit weiteren Messwerten wie wiederum Drehzahl, Temperatur, Klopfsensor-Signal und Co wird dann bei Bedarf der Zündzeitpunkt variiert. Das alles sind aber eigentlich im Motormanagement hinterlegte Werte, die nur bei abweichenden Signaleingängen nachgeregelt werden. Wie genau diese Regelung erfolgt und vorallem welcher Parameter gegenüber welchem die höhere Priorität besitzt, ist von Hersteller zu Hersteller sicher ein wenig verschieden.
@Asket07: Naja, mach es dir bitte nicht so einfach. Die Fahrzeug-OEMs sind nunmal auch von ihren Zulieferern abhängig. Wenn die plötzlich anfangen minderwertige Qualität zu liefern, dann kann der OEM nicht wirklich etwas dafür. Beim OM651 ist mir nur die Problematik mit den verkokenden Piezo-Injektoren bekannt, die zu Leistungsverlust bei der 204PS Variante führten. Hier sollte man eher auf Zulieferer Delphi schimpfen als Daimler zu kritisieren. Die Entwicklungsverantwortung wird heutzutage aufgrund der kurzen Entwicklungszeiten in den meisten Fällen an Zulieferer abgetreten. In gewisser Weise macht man sich dadurch natürlich abhängig von (un)fähigen Zulieferern. Aber ein OEM kann es sich heute nicht mehr erlauben alles im eigenen Haus zu entwickeln. Damit wäre er nicht mehr konkurrenzfähig.
Zitat:
Original geschrieben von 12die4
Das Rennmotoren extrem nah an der Klopfgrenze betrieben werden, stimmt so nicht. Schau dir bitte einen modernen Formel 1 Saugmotor an. Hier wird der Fokus auf hohe Drehzahlen gelegt, da sich die Drehzahl unmittelbar auf die maximal erreichbare Leistung auswirkt. Um die mittlere Kolbengeschwindigkeit im Bereich der Festigkeitsgrenzen von Kolbenbolzen, Pleuel und Kolbenwelle zu halten, muss daher ein extrem niedriger Hub gefahren werden. Der liegt im Bereich zwischen 30 und 35mm. Mit einem derart kleinen Hub ist es aber gar nicht möglich eine hohe Verdichtung zu realisieren. Ventile, Zündkerzen und Co erfordern eine gewisse Höhe des Totvolumens, der Durchmesser des Totvolumes ist durch die Kolbenbohrung sowieso fix. Rechenbeispiel: Bei Saugmotoren wäre 12:1 eine hohe Verdichtung. F1 Motoren haben 2,4l Hubraum auf 8 Zylinder, also 300cm³ pro Zylinder. Das bedeutet das Kompressionsvolumen dürfte maximal 25cm³ betragen. Bei einer Bohrung von angenommenen 74mm (35mm Hub) bedeutet das eine mittlere Höhe des Kompressionsvolumens von 2,9mm. Die Ventilhübe betragen dagegen mindestens 8mm. Ich denke das verdeutlicht das konstruktive Dilemma.
Je höher die Verdichtung, desto höher der Wirkungsgrad des Motors!
In der Formel 1, und auch sonst im Motorsport geht es um maximale Leistung und Wirkungsgrad.
Nur kurz zu deinem F1 Motor, der hat bei dem von Dir angegebenen BxH: 74mm x35mm nur 1204 cm3. => Schönheitsfehler bei der Berechnung?
Habe was von einer max.Bohrung von 98mm gelesen, und einem Hub/Bohrungsverhältnis von 0,4, ebenso von Drehzahlen bis 20.000 u/min, so ergäbe ich ein Hub von 39,7mm bei 98mm Hub, bei den 20.000 u/min wird dann eine mittlere Kolbengeschwindigkeit von 26,5 m/s erreicht.
Schon allein um den Wirkungsgrad zu optimieren, wird die höchst mögliche Verdichtung gewählt.
Zitat:
Original geschrieben von 12die4
@Asket07: Naja, mach es dir bitte nicht so einfach. Die Fahrzeug-OEMs sind nunmal auch von ihren Zulieferern abhängig. Wenn die plötzlich anfangen minderwertige Qualität zu liefern, dann kann der OEM nicht wirklich etwas dafür. Beim OM651 ist mir nur die Problematik mit den verkokenden Piezo-Injektoren bekannt, die zu Leistungsverlust bei der 204PS Variante führten. Hier sollte man eher auf Zulieferer Delphi schimpfen als Daimler zu kritisieren. Die Entwicklungsverantwortung wird heutzutage aufgrund der kurzen Entwicklungszeiten in den meisten Fällen an Zulieferer abgetreten. In gewisser Weise macht man sich dadurch natürlich abhängig von (un)fähigen Zulieferern. Aber ein OEM kann es sich heute nicht mehr erlauben alles im eigenen Haus zu entwickeln. Damit wäre er nicht mehr konkurrenzfähig.
Zu den Steuerketten, gerade da fällt halt auf, dass gerade neu entwickelte Motoren mit diesen Problemen kämpfen. Auch beim OM651 (interessierte mich für den C220CDI mit Registeraufladung) sind solche Probleme aufgetaucht, Taxifahrer, die für ihre materialschonende Fahrweise bekannt sind, kennen solche Probleme.
Als ob die Zulieferer gerade hier minderwertige Rohstoffe einsetzen oder Verarbeitungsfehler auftreten?
Zahnriemen halten immer länger, Steuerketten längen sich immer früher!
Steuerketten laufen immer im Motoröl unter guten Bedingungen, bei vielen Motoren locker 500.000 km.
Wenn sich aber schon nach 20.000 oder 30.000 km extreme Verschleißerscheinungen zeigen, so ist da was ganz faul.
Dank der aktuellen Konstruktionstechnik können Bauteile sehr genau berechnet werden. Steuerketten laufen auch schon einige Jahre Problemlos in Motoren, sie sind ausgereift, und auf einemal ist alles anders?
Da kann sich jeder selbst seinen Reim drauf machen.
Arg! Das kommt davon, wenn man für die Überschlagsrechnung nur den bescheuerten Windows-Calculator zur Hand hat. Die korrekte Bohrung nach meiner Näherungsrechnung wäre 104mm gewesen.
Korrekt, die Verdichtung steigert den Wirkungsgrad, soweit das innerhalb der Klopfgrenzen auch möglich ist. Aber im Motorsport spielt der Wirkungsgrad eine untergeordnete Rolle. Der spezifische Kraftstoffverbrauch von Formel 1 Motoren ist leider miserabel. Was stört es auch, wenn man für ein Rennen dann 5 Liter mehr Kraftstoff mitnehmen muss, wenn dafür der Motor einen Leistungszuwachs von 10PS und mehr erreicht? Unterm Strich zählt im Motorsport immer noch die Leistung und nicht der Wirkungsgrad. Sonst würde als nächstes auch jemand auf die Idee kommen, Formel 1 Fahrzeuge müssten zukünftig die EU6 Abgasnorm einhalten. 😉
Hub/Bohrungsverhältnis von 0,4 kommt ungefähr hin. Das ist eben auch eine extreme Kurzhuber-Auslegung. Serienmotoren werden dagegen meist quadratisch (H/D=1) oder eher leicht langhubig (bis ca. 1,2) ausgelegt. Eben weil durch den höheren Hub eine größere Verdichtung erzielt werden kann. Daher gilt auch die natürlich vereinfachte Faustregel: Langhuber haben einen höheren Wirkungsgrad.
26,5m/s sind extrem viel. Normalerweise liegt die mechanische Grenze der Werkstoffe bei 20m/s. Außerdem reißt der Ölfilm bei hohen Geschwindigkeiten ab. Bei meiner Rechnung mit 35mm Hub liegt die mittlere Kolbengeschwindigkeit bei 23,3m/s, was auch schon sehr hoch ist, mit Titanpleuel, Kolbenbolzen und Leichtbaukolben aber wohl noch einigermaßen haltbar realisierbar wäre.
Zum Thema Steuerketten:
Sie unterschlagen aber einen wichtigen Faktor bei der Produktentwicklung: den Einkauf. Steuerketten als solches sind ausgereift. Nur wird das Rad (dummerweise) immer wieder neu erfunden. Auch wenn der Ingenieur sagt, er hätte gerne diese und jene Oberflächenqualität und einen besonders guten Härtegrad und einer entsprechend guten Verschleißfestigkeit (z.B. weil in der vorigen Motorengeneration diese Kette bereits erfolgreich eingesetzt wurde), dann kommt oftmals der Einkauf daher mit dem Statement "Stop, kostet zu viel. Kostenplanung sieht nur zwei Drittel vor. Suchen sie eine günstigere Alternative."
Dann geht der Ingenieur auf die Zulieferer zu und fragt nach Alternativen. Die wiederum stehen natürlich auch unter Kostenzwang, da sie sich gegenseitig unterbieten müssen und er noch dazu mit dem in Hinblick auf die Material- und Herstellungskosten deutlich günstigeren Zahnriemen konkurrieren muss. Er arbeitet daher unter Hochdruck laufend an neuen Stahllegierungen, Beschichtungs- oder Fügeverfahren, die vorallem billig sind. Diese neuen Ketten werden dann an insgesamt vielleicht 20-50 Dauerläufern und Prüfstandsmotoren abgesichert und dann für den Vertrieb freigegeben. Das hierbei auch mal ein Kettentyp auf den Markt kommt, der von seinen Eigenschaften nicht oder zumindest nicht zu dem vom OEM beabsichtigten Zielmotor passen, kommt leider vor.
Fazit: Selbstverständlich kann man alle Komponenten eines Motors heutzutage so auslegen, dass sie garantiert 500.000km überleben. Nur will das niemand (außer vielleicht der gutgläubige Ingenieur). Extremfälle wie bei den VW Steuerketten sollten und dürfen eigentlich nicht auftreten, aber wenn dem Ingenieur das Durchsetzungsvermögen fehlt oder der Zulieferer die Kosten mit grenzwertigen Methoden zu drücken versucht, kommt soetwas leider vor.
Zitat:
Original geschrieben von 12die4
Zum Thema Steuerketten:
Selbstverständlich kann man alle Komponenten eines Motors heutzutage so auslegen, dass sie garantiert 500.000km überleben. Nur will das niemand (außer vielleicht der gutgläubige Ingenieur).
. . . und der gutgläubige Käufer!
Ein "Königreich" für die Option im Konfigurator, höherwertige Bauteile wählen zu können. Das kann der Konzern nicht zugeben, klar. Die Mehrkosten würde ich beim heutigen Stand der Dinge aber mit Handkuß akzeptieren, besonders bei so komplexen und hochbelasteten Motoren wie dem 1.4 TSI Twincharger, oder bei den empfindlichen Steuergeräten etc.
Zitat:
Original geschrieben von 12die4
Korrekt, die Verdichtung steigert den Wirkungsgrad, soweit das innerhalb der Klopfgrenzen auch möglich ist. Aber im Motorsport spielt der Wirkungsgrad eine untergeordnete Rolle. Der spezifische Kraftstoffverbrauch von Formel 1 Motoren ist leider miserabel. Was stört es auch, wenn man für ein Rennen dann 5 Liter mehr Kraftstoff mitnehmen muss, wenn dafür der Motor einen Leistungszuwachs von 10PS und mehr erreicht? Unterm Strich zählt im Motorsport immer noch die Leistung und nicht der Wirkungsgrad. Sonst würde als nächstes auch jemand auf die Idee kommen, Formel 1 Fahrzeuge müssten zukünftig die EU6 Abgasnorm einhalten. 😉Hub/Bohrungsverhältnis von 0,4 kommt ungefähr hin. Das ist eben auch eine extreme Kurzhuber-Auslegung. Serienmotoren werden dagegen meist quadratisch (H/D=1) oder eher leicht langhubig (bis ca. 1,2) ausgelegt. Eben weil durch den höheren Hub eine größere Verdichtung erzielt werden kann. Daher gilt auch die natürlich vereinfachte Faustregel: Langhuber haben einen höheren Wirkungsgrad.
26,5m/s sind extrem viel. Normalerweise liegt die mechanische Grenze der Werkstoffe bei 20m/s. Außerdem reißt der Ölfilm bei hohen Geschwindigkeiten ab. Bei meiner Rechnung mit 35mm Hub liegt die mittlere Kolbengeschwindigkeit bei 23,3m/s, was auch schon sehr hoch ist, mit Titanpleuel, Kolbenbolzen und Leichtbaukolben aber wohl noch einigermaßen haltbar realisierbar wäre.
Hallo,
Mit dem Wirkungsgrad ist nicht die Kraftstoffeffizienz gemeint (aber auch die spielt im Motorsport eine wichtige Rolle, da ja dann mit mehr Kraftstoff losgefahren werden muss, das hat schlechtere Rundenzeiten zur Folge) sondern wie viel Leistung erzeugt wird. Gerade bei Sportmotoren wird zum erreichen einer höheren Leistung die Verdichtung so hoch gewählt, dass auch nur mit SuperPlus diese Maximalleistung (höherer Klopffestigkeit) erreicht wird. Motorentuner erhöhen ebenfalls die Verdichtung mit dem Ziel der Leistungserhöhung.
Die Höhe der zu erreichenden Verdichtung ist unabhängig vom Kolbenhub des Motors, schau Dir mal Motorradmotoren an, viele Sind sehr kurzhubig ausgelegt, die Verdichtung ist trotz dem hoch.
Zu dem von Dir angeführtem Formel 1 Motor, hast Du nach gut denken deine Angaben schöngeschrieben, leider ohne Beachtung des techn. Reglenment.
Falls es dich interessiert, es gibt auch hierzu viele Diskussionen in Foren, ebnso die Angabe zur mittleren Kolbengeschwindigkeit. Gerade weil solche Motoren mechanisch höher belastet sind, ist deren Triebwerkslebensdauer wesentlich kürzer als von PKW-Motoren.
Zur mIttleren Kolbengeschwindigkeit steht hier etwas. http://www.kfztech.de/kfztechnik/motor/steuerung/fuellung.htm
z.B. Ausnahmen: BMW M3 24 m/s und Audi S6 21,7 m/s, Bei diesen Autos ist pro Saison kein Motorwechsel vorgesehen!
Auszug aus: Technisches Reglement Motor:
in der Formel-1-Weltmeisterschaft sind Viertaktmotoren mit maximal 2,4 Litern Hubraum, acht Zylindern und vier Ventilen pro Zylinder zugelassen. Der Zylinderbank-Öffnungswinkel ist mit 90 Grad vorgeschrieben, ebenso wie der Bohrungsdurchmesser von 98 Millimetern. Turbinen, Wankelmotoren oder Aufladung sind verboten. Es wird ein Mindestgewicht von 95 Kilogramm vorgeschrieben. Ebenfalls festgelegt ist der Schwerpunkt des Motors. Untersagt sind variable Auspufflängen und Lufteinlässe und ovale Kolben. Pro Saison und Auto dürfen acht Motoren verwendet werden. Reparaturen an Zusatzaggregaten des Motors, wie der Ölpumpe, sind erlaubt. Ein zusätzlicher Motorwechsel wird mit dem Zurückversetzen des Fahrers in der Startaufstellung um zehn Plätze bestraft.
Und zum Thema Steuerketten, der Einkauf hat mit dem Rotstift regiert, wie ich eingangs schon erläutert habe!
Blos wenn schon nach ca. 30.000km solche hohen Verschleißerscheinungen einsetzen, dann war der Stift doppeldunkelrot!
Verdichtung und Motorleistung stehen in keinem direkten Zusammenhang. Der Wirkungsgrad steigt, ja. Aber die Leistung eines 4-Takter Motors berechnet sich zu: P_e = 0,5* p_me * V_H * n_M
Wichtig sind also Hubraum (V_H), Drehzahl (n_M) und effektiver Mitteldruck (p_me). Die Verdichtung bewirkt nun durchaus einen Anstieg von p_me. Der ist aber weitaus weniger wichtig als zum Beispiel der optimale Werte bei Zündzeitpunkt, Einspritzmenge, Zustand des Luft-Kraftstoff-Gemisches bei der Zündung, Drosselung im Ansaugsystem (Drosselklappe mal außen vor, gibt es jede Menge Strömungsablenkungen im Saugtrakt und andere Drosselverluste wie den Luftfilter) oder Abgasgegendruck. Unter dem Strich hat die Verdichtung auf die maximal erreichbare Leistung einen äußerst geringen Einfluss.
Nein, Motorentuner ändern (abgesehen von Komplettumbauten) überhaupt nichts an der Verdichtung des Motors. Sondern sie erhöhen den Ladedruck und das Ansprechverhalten des Turboladers/Kompressors. Nicht umsonst gibt es für Saugmotoren sogut wie kein Chiptuning. Was über Chiptuning hinausgeht, beinhaltet normalerweise dann ein Turbokit (lässt sich mit dem Serienzustand eh nicht mehr vergleichen und hätte idR sogar eine niedrigere Verdichtung zur Folge) oder eben die Optimierung von Ansaug- und Abgastrakt (zu ersterem gehören beispielsweise auch vergrößerte Ladeluftkühler etc). Die Verdichtung eines Motors durch einen Tuner erhöhen zu lassen, käme einer Neuentwicklung gleich. Denn dafür bräuchte der Motor effektiv einen neuen Zylinderkopf und/oder Kolben.
Motorradmotoren können trotz kleinem Hub eine hohe Verdichtung fahren, weil sie grundsätzlich sehr geringe Hubräume (pro Zylinder) haben. Das heißt die Zylinderbohrung ist idR auch deutlich kleiner als bei Fahrzeugmotoren. Dadurch braucht es keine großen Ventile und auch keine großen Ventilhübe um eine gute Zylinderfüllung zu erreichen. Dadurch entspannt sich der Sachverhalt etwas. Aber es stimmt, eine hohe Verdichtung bei "Kleinmotoren" zu erreichen ist auch eine konstruktive Herausforderung.
Zu den Motorenwerten der Formel 1 geb ich dir Recht. Die konstruktiven Kennwerte der Motoren entstammen meiner Erinnerung aus Vorlesungen vor ein paar Jahren. Dass die nicht mehr ganz auf dem neusten Stand sind oder ich mich mal irre, kommt vor. In Sachen Hub hast du also Recht und damit scheint auch deine Überschlagsrechnung zur mittleren Kolbengeschwindigkeit ungefähr zu stimmen, wobei soweit ich weiß bei der Formel 1 früher als 20000 RPM geschaltet wird. Bei den Live-Übertragungen sieht man jedenfalls in der Animation meistens den Gangwechsel bei 18000-18500 RPM. Eben weil man weiß, dass man dem Kurbeltrieb die Belastungen von derart hohen Drehzahlen nur ein paar tausend Arbeitsspiele lang zumuten kann, bevor der Motorschaden unausweichlich ist. Der BMW M3 ist natürlich ein Meisterwerk der Konstruktion, keine Frage. Unter den Serienmotoren ist er mit ziemlichem Abstand die Nummer 1 in Sachen Kolbengeschwindigkeit. Daher fällt er aus dem Rahmen.
Was aber vielleicht nicht ganz deutlich geworden ist: die mittlere Kolbengeschwindigkeit wirkt sich nicht linear auf die auf den Kolben wirkenden Kräfte aus. Die steigen exponentiell, was einen Unterschied von 24 zu 26 m/s für die Materialbelastung sehr groß werden lassen. Nichtsdestotrotz ist es natürlich erstaunlich, dass der M3 die 24m/s überhaupt aushält.
Zitat:
Und zum Thema Steuerketten, der Einkauf hat mit dem Rotstift regiert, wie ich eingangs schon erläutert habe!
Blos wenn schon nach ca. 30.000km solche hohen Verschleißerscheinungen einsetzen, dann war der Stift doppeldunkelrot!
Ja, nur was willst du erwarten, wenn BWLer über die Kosten entscheiden? 😉
Zitat:
Original geschrieben von 12die4
Verdichtung und Motorleistung stehen in keinem direkten Zusammenhang. Der Wirkungsgrad steigt, ja. Aber die Leistung eines 4-Takter Motors berechnet sich zu: P_e = 0,5* p_me * V_H * n_M
Wichtig sind also Hubraum (V_H), Drehzahl (n_M) und effektiver Mitteldruck (p_me). Die Verdichtung bewirkt nun durchaus einen Anstieg von p_me. Der ist aber weitaus weniger wichtig als zum Beispiel der optimale Werte bei Zündzeitpunkt, Einspritzmenge, Zustand des Luft-Kraftstoff-Gemisches bei der Zündung, Drosselung im Ansaugsystem (Drosselklappe mal außen vor, gibt es jede Menge Strömungsablenkungen im Saugtrakt und andere Drosselverluste wie den Luftfilter) oder Abgasgegendruck. Unter dem Strich hat die Verdichtung auf die maximal erreichbare Leistung einen äußerst geringen Einfluss.
Zum Thema Verdichtung kannst Du
hierdeine Versäumnisse in den Vorlesungen nacharbeiten.
Dur steht: „Der Mitteldruck ist der für die Leistung ausschlaggebende Wert.“ Und weiter: „Für einen hohen Mitteldruck ist eine ausreichende Zylinderfüllung und eine hohe Verdichtung ausschlaggebend.“
Für dich nur äußerst gering?Zitat:
Original geschrieben von 12die4
Nein, Motorentuner ändern (abgesehen von Komplettumbauten) überhaupt nichts an der Verdichtung des Motors. Sondern sie erhöhen den Ladedruck und das Ansprechverhalten des Turboladers/Kompressors. Nicht umsonst gibt es für Saugmotoren sogut wie kein Chiptuning. Was über Chiptuning hinausgeht, beinhaltet normalerweise dann ein Turbokit (lässt sich mit dem Serienzustand eh nicht mehr vergleichen und hätte idR sogar eine niedrigere Verdichtung zur Folge) oder eben die Optimierung von Ansaug- und Abgastrakt (zu ersterem gehören beispielsweise auch vergrößerte Ladeluftkühler etc). Die Verdichtung eines Motors durch einen Tuner erhöhen zu lassen, käme einer Neuentwicklung gleich. Denn dafür bräuchte der Motor effektiv einen neuen Zylinderkopf und/oder Kolben.
Zum Thema bin ich auch auf Saugmotoren (wie in der Formel 1) und deren Tuning eingegangen. Diese Motorengattung hast Du hier mit fehlerhahfen Beispiel eingebracht, oder wie erhöhst Du bei einem Saugmotor den Ladedruck?
Zitat:
Original geschrieben von 12die4
Motorradmotoren können trotz kleinem Hub eine hohe Verdichtung fahren, weil sie grundsätzlich sehr geringe Hubräume (pro Zylinder) haben. Das heißt die Zylinderbohrung ist idR auch deutlich kleiner als bei Fahrzeugmotoren. Dadurch braucht es keine großen Ventile und auch keine großen Ventilhübe um eine gute Zylinderfüllung zu erreichen. Dadurch entspannt sich der Sachverhalt etwas. Aber es stimmt, eine hohe Verdichtung bei "Kleinmotoren" zu erreichen ist auch eine konstruktive Herausforderung.
hier nur im Anhang ein Bild von Zylinderkopf eines 999cm3 Motors bei 2 Zylindern. Bohrung/ Hub ist mit 104,0 x 58,8 mm relativ kurzhubig, der Kolbendurchmesser ist auch Grösser als bei den meisten Autos in Europa. Und schau Dir mal die kleinen Ventile an! Merkst Du was? Übrigens hat diese Motor original eine Verdichtung von 12,5 : 1. Kennst Du sicher auch schon aus Vorlesungen!
Ich frage mich, mit welchen Einheiten diese Motorleistungsformel bei kfztech gerechnet werden soll. Nimmt man SI-Einheiten kommt jedenfalls Schwachsinn heraus: 4-Takt Einzelzylinder mit 500cm³, einen mittleren Druck von 10bar und einer Drehzahl von 6000/min ergibt da jedenfalls eine Leistung von schlappen 41,7W. SI-Einheiten heißt Volumen in m³, Druck in Pa, Drehzahl in 1/s.
Meine oben angegebene Formel stammt aus einem Universitätsskript und ist korrekt. Da kommt nämlich ein ordentlicher Wert von 25kW heraus.
Du stützt dich so schön auf Fremdaussagen aus irgendwelchen Internetrecherchen, aber basieren deine Aussagen auch auf irgendeiner professionellen persönlichen Kompetenz? Wie schon gesagt, hat die Verdichtung des Motors einen gewissen Einfuss auf die Motorenleistung. Aber wichtiger sind andere Elemente. Aus der o.a. Formel geht hervor, dass in der direkten Leistungsformel der effektive Mitteldruck nur ein Faktor von drei ist (neben Drehzahl und Hubraum - Arbeitsweise mal außen vorgelassen). Der Mitteldruck allein trägt also schon "nurnoch" ein Drittel Einfluss an der Motorleistung. Dieser Mitteldruck wird wiederum von einer sehr großen Zahl von Faktoren beeinflusst. Dass hierfür aber nur Zylinderfüllung und Verdichtung entscheidend wären, ist schlichtweg falsch. Denn bei einer zu hohen Verdichtung müsste man beispielsweise zum Vermeiden von Klopfen den ZZP so ungünstig legen, dass der Mitteldruck sogar deutlich sinkt. Es gibt jedenfalls zahlreiche Unterfaktoren, die zwar zum Großteil geringeren Einfluss auf den Mitteldruck haben, aber dennoch relevant sind. Man halt also den Faktor Mitteldruck, der ein Drittel der Motorleistung ausmacht. Die Verdichtung ist wiederum ein Faktor von vielen auf den Mitteldruck.
Unter dem Strich bleibt ein eher wager Zusammenhang zwischen Verdichtung und Motorleistung.
Tunen von Formel 1 Motoren? Dann überdenke bitte deine Wortwahl. Tunen ist für mich eine Leistungssteigerung eines Serienaggregats. Und so dürfte es auch im Duden stehen. Formel 1 Motoren werden von vornerein und ausschließlich für den Rennbetrieb entwickelt. Da wird nichts getunt. Es ist ein Jammer, dass die technischen Daten der einzelnen Motoren im Formel 1 Einsatz geheim sind. Dann wäre diese müßige Diskussion auch überflüssig.
Wie man bei einem Saugmotor den Ladedruck erhöht? Zum Beispiel mit einem Schaltsaugrohr. Das ist zwar meines Erachtens in der Formel 1 verboten, aber du hast ja gefragt.
Ich mag Leute nicht, die mir versuchen Worte in den Mund zu legen, die ich nicht gesagt habe. Zur Erinnerung, ich habe gesagt "Zylinderbohrung ist idR auch deutlich kleiner als bei Fahrzeugmotoren". Du weißt schon, was die Abkürzung idR bedeutet? Sie impliziert, dass es Ausnahmen von der Regel gibt. Dass es z.B. ein paar Harley Davidson oder Ducati Motoren mit sehr großer Zylinderbohrung gibt, ist mir sehr wohl bewusst, ändert aber nichts an der grundsätzlichen Aussage.
Also, Ich habe mehrere Jahre aus Interesse Motorradzeitschriften gelesen, in denen auch sehr auf die Motorentechnik eingegangen ist. Ich habe in einer Honda-Motorradwerkstatt gearbeitet und war in einem MSC.
Hier waren viele Leute(u.a. Motorradmeister) die sich nicht nur um das Fahren ausgetauscht haben, sondern auch ums Tuning. Einige sind Langstreckenrennen gefahren. Dabei waren Ein-,Zwei- und Vierzylindermotoren.
Da beim Motorrad nicht einfach am Ladedruck geschraubt werden kann, wie bei heutigen Turbomotoren im Automobilbau, war das Alles noch klassisches Tuning.
Da wurden Teile im Motor bearbeitet, damit sie leichter und drehzahlfester sind, Kanäle überarbeitet, z.T. andere oder grössere Vergaser eingebaut, die Kompression erhöht, sowie Nockenwellen mit anderen Steuerzeiten/ Hub.
Aber, alles was da so erzählt und gemacht wurde, war stimmig! Deine Aussagen diesbezüglich haben das auf den Kopf gestellt. Und siehe da, meine Erfahrungen wurden z.B. auch von KFZ-Tech bestätigt.
Du hast etwas von einem Kompressionsvolumen von max. 25cm³ geschrieben, und einem entsprechenden Höhe von 2,9mm.
Im oberen Totpunkt des Kolbens steht der Kolben aber direkt unter dem Zylinderkopf, diese 25cm³ sind also der verbleibende Raum im Zylinderkopf.
In deinem Beispiel würde der Brennraum zylindrisch 2,9mmx75mm sein. Die Brennräume von 4-Ventiligen (Saug-)Rennmotoren sind Dachförmig, wie auch bei Motorrädern.
Hast Du jemals einen Motor in seine einzelnen Komponenten zerlegt?
Deine Aussage :
Zitat:
Original geschrieben von 12die4
Motorradmotoren können trotz kleinem Hub eine hohe Verdichtung fahren, weil sie grundsätzlich sehr geringe Hubräume (pro Zylinder) haben. Das heißt die Zylinderbohrung ist idR auch deutlich kleiner als bei Fahrzeugmotoren. Dadurch braucht es keine großen Ventile und auch keine großen Ventilhübe um eine gute Zylinderfüllung zu erreichen. Dadurch entspannt sich der Sachverhalt etwas. Aber es stimmt, eine hohe Verdichtung bei "Kleinmotoren" zu erreichen ist auch eine konstruktive Herausforderung.
Ist blanker Unsinn. Gerade weil keine Aufladung existiert, sind die Ventile auf maximale Grösse und max. Gasaustausch ausgelegt, um eine optimale Zylinderfüllung zu erreichen. Für sportliche Modelle gibt es (z.B. Honda HRC-Kit) spezielle Kit’s für den Motorsport um die Leistung zu erhöhen, dort wird ebenfalls u.a. die Verdichtung erhöht um die maximale Leistung herauszuholen.(unter Verwendung von Kraftstoff mit höherer Oktanzahl)
Jetzt komm mir aber nicht, dass der Energiegehalt mit der Oktanzahl steigt!
Das ist die Praxis, was Du in Bezug auf die Verdichtung geschrieben hast, widerspricht dem!
Nun kannst Du beurteilen wie Praxisnah das Skript, auf das Du dich beziehst, ist.
Da das Ganze hier sowieso das Thema sprengt, belasse ich es hier.
Wenn Du aber wirklich Interesse an Motorenbau und Tuning hast, so kann ich Dir empfehlen etwas an Motorrädern zu schrauben, denn diese Technik ist wirklich noch Technik! Da werden noch Fehler gesucht und nicht wahllos Komponenten getauscht, und auch ab und zu Motoren demontiert!
Du hast Recht, die Diskussion hier sprengt das Forenthema. Da du aber noch ein paar Fragen gestellt hast, möchte ich die nicht unbeantwortet lassen.
- Ja, ich habe schon mehrere Motoren zerlegt. Bin auch auf dem Gebiet beruflich tätig. Allerdings weniger in der Werkstatt.
- Alles richtig, was du zum Motorradtuning sagst. Aber wie du selbst geschrieben hast, ist die Verdichtung nur eines der Stellräder bei der Leistungssteigerung von Saugmotoren und mit Verlaub, längst nicht das größte. Was man bei Fahrzeugmotoren z.T. gerne macht ist die Erhöhung der Zylindebohrung, wodurch der Hubraum erhöht wird. Das mag bei Motorradmotoren aufgrund ihrer kompakten Bauweise aber nicht gehen. Dadurch wird der Verdichtungserhöhung vermutlich als Alternative größerer Bedeutung geschenkt. Dass man ein paar PS mehr herausquetschen kann, habe ich auch nicht bezweifeln. Trotzdem wäre es falsch zu behaupten, Motor A hätte die höhere (spezifische) Leistung, nur weil er eine höhere Verdichtung fährt als Motor B.
- Ich weiß wie Zylinderköpfe aussehen. Ich habe auch extra geschrieben, dass die 4mm Volumenhöhe von der Annahme eines zylindrischen Volumens ausgehen. Dass das so nie vorhanden ist, steht auf einem anderen Blatt. Die 4mm als Ergebnis sind insofern trotzdem legitim, da sie eine über die Bohrung gemittelte Höhe darstellen. Wenn an manchen Stellen mehr Höhe zur Verfügung steht, sind es an anderer Stelle eben entsprechend weniger.
- Der Zusammenhang zwischen Ventilgröße und Bohrung ist doch vielmehr ein geometrischer. Bei jedem Motor wird versucht die Zylinderfüllung so gut wie möglich zu gestalten, mit der Folge, dass die Ventile so groß wie möglich gemacht werden. Ob nun Saug- oder Turbomotor spielt da eigentlich keine Rolle. Ist die Bohrung aber klein, können keine großen Ventile verbaut werden, da das Brennraumdach nunmal nur eine Fläche x bereit hält. Ventilhub und Ventildurchmesser sind (bei PKW-Motoren) normalerweise im Verhältnis 1/4. Ein Ventil mit 40mm Durchmesser öffnet sich also für optimalen Ladungswechsel um durchschnittlich 10mm. Ist das Ventil also kleiner, öffnet es sich tendenziell auch weniger weit, da ab einer gewissen Öffnung auch keine Vorteile bei der Zylinderfüllung mehr erreicht werden können. Dadurch entspannt auch sich die Lage in Sachen hoher Verdichtung. Ungünstig für die größstmögliche Verdichtung ist dadurch die Kombination aus großer Bohrung (tendenziell großes Restvolumen im OT) + kleinem Hub (tendenziell kleines Gesamtvolumen im UT).
So, dabei will ich es jetzt auch belassen.
Die SSA greift nur wenn der Motor Betriebstemperatur hat, also nicht bei kaltem Motor!
Zitat:
@MENA-C schrieb am 12. Juli 2012 um 15:47:33 Uhr:
Ein weiterer Verdacht wegen der gelängten Steuerketten geht in Richtung 'defekte Öldruckschalter' an den hydraulischen Kettenspannern, die bei Erreichen des Grenzdruckes nicht auslösen, sondern bei kaltem Motor den vollen Öldruck auf die Ketten ballern und sie damit bis zum Reißen lang ziehen. (i-need-nos).Ähnlich vermutet ReneVR zu hohen Öldruck als Ursache, etwa so:
Beim Kaltstart herrscht ein sehr hoher Öldruck. Der/die Kettenspanner sind öldruckgespannt, geben also sehr hohen Druck auf die Kette. Viele Kurzstrecken = viele Kaltstarts = häufig hoher Öldruck, der dann vermutlich zu den gelängten Steuerketten führt. Und älteres Öl, das bereits viele Schmutzteile aufgenommen hat, wird auch dicker, was den Öldruck nochmals erhöht..
Die SSA ist - wie oben schon vielfach gesagt - besonders problematisch, solange der Motor noch nicht warm ist. Im Stadtverkehr erzwingt die SSA regelmäßig beim noch kalten Motor häufige Neustarts. Aber ohne mich.