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Theoriefragen zu Schmiedekolben, Pleueln und Verdichtung

Themenstarteram 13. November 2012 um 14:51

Hallo wertes Forum,

ich bin dabei die Maßnahmen an meinem S3 2.0 TFSI für 2013 zu planen. Die Pleuel muss ich als näxtes sowieso machen, daher denke ich auch über Schmiedekolben und evtl. Aufbohren nach. Ich habe schon etliches zu Schmiedekolben und Pleueln im Netz gelesen und deswegen drängen sich mir folgende Fragen auf:

1) Die meisten Schmiedekolben reduzieren die Verdichtung. Wieso? Eine hohe Verdichtung bedeutet doch einen vglw. hohen Wirkungsgrad des Motors. Der Motor des S3 hat in der Serie ein Verdichtungsverhältnis von 10,5:1, Wössner-Kolben z.B. reduzieren auf 9,5:1 oder sogar noch unter 9:1. Wieso sollte ich die Verdichtung reduzieren wollen? Einen Sinn muss es ja haben, aber ich komme nicht dahinter, daher bitte ich hier um Hilfe.

2) Wodurch wird die Reduzierung des Verdichtungsverhältnisses erreicht? Durch Vertiefungen/Aussparungen im Kolbenboden oder durch eine geringere Höhe des Kolbens oberhalb des Kolbenbolzens?

3) Wenn die Schmiedekolben die Verdichtung reduzieren, dann könnte man ja speziell angefertigte, also verlängerte Pleuel verwenden, welche die Verdichtung wieder auf das Serienniveau bringen. Der Kolbenhub bliebe gleich. (Alternativ eine langhubigere Kurbelwelle, dann wäre auch der Hubraum vergrößert.) Man hätte dann die Kolben und Pleuel verstärkt sowie erleichtert, bei gleich bleibender Verdichtung und damit auch Leistung (bei Vergrößerung des Hubraums erhöhter Leistung). Oder habe ich da einen Denkfehler?

4) Wirkt sich eine Erleichterung der Kolben und Pleuel ggf. auch negativ auf die Laufeigenschaften/-ruhe des Motors aus? Die Ausgleichsgewichte an der Kurbelwelle für die Massenkräfte erster Ordnung sind ja wohl für die serienmäßigen Gewichte der Kolben und Pleuel ausgelegt, also nach Erleichterung ja eigentlich zu groß

Beste Antwort im Thema

Zitat:

Original geschrieben von Dr. Schnucker

Hallo wertes Forum,

 

ich bin dabei die Maßnahmen an meinem S3 2.0 TFSI für 2013 zu planen. Die Pleuel muss ich als näxtes sowieso machen, daher denke ich auch über Schmiedekolben und evtl. Aufbohren nach. Ich habe schon etliches zu Schmiedekolben und Pleueln im Netz gelesen und deswegen drängen sich mir folgende Fragen auf:

 

1) Die meisten Schmiedekolben reduzieren die Verdichtung. Wieso? Eine hohe Verdichtung bedeutet doch einen vglw. hohen Wirkungsgrad des Motors. Der Motor des S3 hat in der Serie ein Verdichtungsverhältnis von 10,5:1, Wössner-Kolben z.B. reduzieren auf 9,5:1 oder sogar noch unter 9:1. Wieso sollte ich die Verdichtung reduzieren wollen? Einen Sinn muss es ja haben, aber ich komme nicht dahinter, daher bitte ich hier um Hilfe.

Neben dem schon gesagten über Turbos gibt es noch 2 Gründe:- 1. eine andere Kurbelwelle mit höheren Hub und evtl. längere Pleuel. Nur längere Pleuel allein bringen nichts, außer eine evtl. geringere Seitenreibung der Kolben, die aber wohl werksmässig schon gering gehalten wird.

2. Wenn der Kolbendurchmesser vergrössert und dadurch allein eine Hubraumerhöhung erreicht wird, ist die aktuelle Verdichtung automatisch höher nach der Formel:- Verd.raum( Kopf- +Kolbenrückstandsvolumen) + Hubraum : Verd.raum. So muss man evtl die grösseren Kolben sofort daran anpassen; von Wössner evtl. deshalb so geliefert. Das gilt für Hubraumerweiterung mit grösseren Kolben.

 

2) Wodurch wird die Reduzierung des Verdichtungsverhältnisses erreicht? Durch Vertiefungen/Aussparungen im Kolbenboden oder durch eine geringere Höhe des Kolbens oberhalb des Kolbenbolzens?

Durch beides. Allerdings wird mit der geänderten Kompressionshöhe( Höhe des Kolbens über Kolbenbolzenmitte) eines anderen Kolbens allein der Kolbenrückstand negativ verändert. Der sollte um 1mm bis 1,5mm sein. Sonst ist der Totraum zw. Kopf und Kolben zu groß. Glühzündungsherde drohen.

Man kann auch den Brennraum ausfräsen, da hat man auch eine niedrigere Verdichtung.

 

3) Wenn die Schmiedekolben die Verdichtung reduzieren, dann könnte man ja speziell angefertigte, also verlängerte Pleuel verwenden, welche die Verdichtung wieder auf das Serienniveau bringen. Der Kolbenhub bliebe gleich. (Alternativ eine langhubigere Kurbelwelle, dann wäre auch der Hubraum vergrößert.) Man hätte dann die Kolben und Pleuel verstärkt sowie erleichtert, bei gleich bleibender Verdichtung und damit auch Leistung (bei Vergrößerung des Hubraums erhöhter Leistung). Oder habe ich da einen Denkfehler?

Grundsätzlich ja richtig gedacht, s.o. Außer wenn man die Pleuel verlängert sind die eigentlich instabiler als kurze Pleuel, nicht zwingend stabiler.Eigentlich. Man muss auch das Pleuelverhältniss zum Hub berücksichtigen. Allgemein gilt nicht unter 3:1. Bis 3:1 gilt der Seitendruck der Kolben noch als erträglich. Kürzere Pleuel sind aggressiver im Spurt, haben aber schon kernige Auslenkungen im Lager beim UT. Längere schonen die Lager und die Kolben, machen aber Raum(Platz-)Probleme.

 

4) Wirkt sich eine Erleichterung der Kolben und Pleuel ggf. auch negativ auf die Laufeigenschaften/-ruhe des Motors aus? Die Ausgleichsgewichte an der Kurbelwelle für die Massenkräfte erster Ordnung sind ja wohl für die serienmäßigen Gewichte der Kolben und Pleuel ausgelegt, also nach Erleichterung ja eigentlich zu groß

Jaein. Bei hohen Drehzahlen überwiegen die Massenkrafte, also ja, bei niedigeren die Gaskräfte, also nein. Entscheidend ist das glaube ich nicht. Entscheidend ist das alles so leicht wie möglich sein sollte für sehr hohe Drehzahlen. Eben wegen den Massenkräften.

Ich hoffe es hat geholfen.

Tante Edith:- die Kompressionshöhe kann man auch manuell machen, durch Abdrehen des Kolbenbodens. Nur gibt es dann die Grenze des oberen, 1. Kolbenringes. Der bekommt dann mehr Hitze ab und das serienmässig vorgegebene Spaltmaß muss manuell(anschleifen) neu, grösser eingestellt werden. Sonst klemmt er und frisst sofort!

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Zitat:

Original geschrieben von flatfour

Das Pleuelstangen-oder auch KURBELVERHÄLTNISS ist das Ergebniss aus

Pleuelstangenlänge zu KurbelRADIUS.

Bei dir also locker 4:1 rezp. 0,24

Abgerissene Serienpleuelstangen kommen vor wenn man die so verbaut wie sind. Erleichtert man diese und poliert die Flächen( bloss keine Riefen quer zur Belastungsrichtung) passiert das im allgemeinen nicht.

Lässt man das machen, kommt der Arbeits-Preis dem eines Rennpleuelsatz nahe.

Danke für die Antwort

Also könnte ich theoretisch ein Pleuel nehmen, welches 148mm lang wäre, um die Verdichtung von 9,5:1 auf 9,0:1 zu senken.

Die Serienpleuel wurden schon 2 oder 3 mal gegen andere im Laufe des Produktionszeitraumes ersetzt. Auch in der Ersatzteilversorgung gibt es nur noch die letzte Version.

Welche Unterschiede da mit eingeflossen sind, ist mir aber nicht bekannt. Da aber das Pleuel bei den Motoren eine eindeutige Schwachstelle ist, sollten hier auch verbesserungen eingeflossen sien. Ich hab leider die älteste Version.

MfG

W!ldsau

Wenn das so ist wie bescreibst, lohnt sich in der Tat ein Pleuelsatz vom aftermarket. Scat, Carillo, AA ect. 

Aber nicht erschrecken wenn sie angeliefert werden.:D Es sind zarte Stängelchen denen man nur etwas zutraut, weil es andere schon lange probiert haben.

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