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Verbrennungsmotor: Was beeinflusst (Konstruktiv) die Drehzahl?
Hallo Leute,
ich habe im Netz schon länger nah einer Antwort auf meine Frage gesucht, aber leider nichts gefunden. Ich hoffe ihr versteht was ich meine und könnt mir eine Antwort geben.
Es geht um die Drehzahl eines Verbrennungsmotors. Mir ist bisher bewusst ist, dass die Drehzahl eines Motors nicht direkt geregelt wird, sondern aus anderen Dingen resultiert. Bei einem normalen Saugmotor gebe ich die Kraftstoffmenge durch Gaspedalstellung/Drosselklappenstellung vor. Je nachdem welche Fahrtwiederstände wirken (Luft-, Steigungs- oder Beschleunigungswiederstand, etc.), wird zum ausgleich der Kräfte ein bestimmtes Drehmoment am Rad bentigt und eine entsprechende Drehzahl stellt sich ein.
Was ich bisher noch nicht verstanden habe, ist, wie der Drehzahlbereich eines Motors konstruktiv vorgegeben wird. Ein Normaler Otto PKW dreht zum Beispiel zwischen 5000 und 6000 u/min, ein Formel 1 Motor ca 16.000-18.000 u/min und ein großer Langsamläufer nur wenige 100 u/min. Was ist in den jeweiligen Motoren anders?
um die Frage nochmals anders zu Formulieren: Wenn ich einen Motor entwickeln will, wie muss ich ihn Bauen, damit er ein Langsamläufer, ein normaler Pkw-Motor, oder ein Formel 1 Motor wird.
Sind die Massenkräfte vielleicht des Rätsels Lösung?
Hoffe ihr könnt mir helfen
Viele Grüße
Daniel
Beste Antwort im Thema
Ja, auch die Massekräfte sind entscheidend. Die Zentrifugalkraft steigt nämlich mit dem Quadrat der Winkelgeschwindigkeit.
F=m x omega² x r
Je nach Zylinderzahl können Massekräfte 1. 2. und 3. Ordnung reduziert bzw. kompensiert werden. Deswegen läuft ein R4 rauer als ein R6 oder V8. Siehe Massenausgleich Hubkolbenmotor.
Weiterhin ist die Kolbengeschwindigkeit ein begrenzender Faktor. Diese resultiert aus der Drehzahl und dem Hub. Je größer der Hub, desto schneller muss der Kolben sein, um bei einer Umdrehung den Weg zurückzulegen und umso höher sind die Beschleunigungen. Versuche mal einen 20kg schweren Kolben innerhalb von 20cm auf 20m/s zu beschleunigen und wieder abzubremsen. Da wirken ungeheure Kräfte!
Man kann also grob sagen, je größer der Motor, umso niedriger wird die Drehzahl.
Die Leistung schöpfen große Motoren auch eher aus dem Drehmoment als der Drehzahl, wenn man das mal so salopp sagen kann.
Wenn man jetzt einen Motor mit möglichst hoher Drehzahl bauen will, dann nimmt man 6 oder besser 8 Zylinder, sehr geringe Einzelhubräume und sehr leichte, stabile Materialien für Kurbelwelle, Pleulstange und Kolben.
Hier mal ein Kolben eines 2-Takt Diesels mit 570kg Gewicht
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32 Antworten
Zitat:
Ob die das heute noch machen...??? Vor 10 oder 20 jahren sicher.
Über Sinn oder Unsinn kann man trefflich streiten, mit mir aber nicht. Es lohnt nicht.
Letztens hab ich grad ne Doku gesehen, die haben die Sache noch etwas ausgeweitet. Jeder Teilnehmer hatte ne Kiste mit lauter Einzelteilen und musste einen Motor komplett auf Zeit montieren. Erste Wertung war dann welcher Motor als erstes angelassen wurde und funktionierte. Dann wurden die Motoren in der schon beschriebenen Art und Weise zu Schrott laufen gelassen. Zweite Wertung: Welcher Motor am Längsten lief.
Gruß Tobias
Zitat:
Original geschrieben von flatfour
Nein, ohne Drz-begrenzer, sonst macht es ja keinen Spaß:D
Es ist ein Wettbewerb auf Treffen unter Motorenbauern, der anscheinend immer Leute anlockt = Werbung. Es geht ursächlich darum, welcher Motor am Längsten aushält, dessen Erbauer man besondere Fähigkeiten einen haltbaren Motor zu bauen, zuspricht.
Ob die das heute noch machen...??? Vor 10 oder 20 jahren sicher.
Über Sinn oder Unsinn kann man trefflich streiten, mit mir aber nicht. Es lohnt nicht.
Ich will nicht streiten, ich will es verstehen!
Aber vielleicht sind dir entscheidende Dinge "entfallen", so macht es für mich keinen Sinn. (Ist nicht als Vorwurf gemeint)
Ich meine eher vergessen oder nicht mitgeteilt bekommen...
Zitat:
Original geschrieben von Spezialwidde
Letztens hab ich grad ne Doku gesehen, die haben die Sache noch etwas ausgeweitet. Jeder Teilnehmer hatte ne Kiste mit lauter Einzelteilen und musste einen Motor komplett auf Zeit montieren. Erste Wertung war dann welcher Motor als erstes angelassen wurde und funktionierte. Dann wurden die Motoren in der schon beschriebenen Art und Weise zu Schrott laufen gelassen. Zweite Wertung: Welcher Motor am Längsten lief.
Gruß Tobias
das könnte ich ja noch als Sportlichen Wettbewerb (für Leute mit zuviel Geld) sehen... ;-)
Zitat:
Original geschrieben von les-paul
mir geht es wirklich nur darum, durch welche bauliche Größe eine höhere Drehzahl zustande kommt.
Durch den Hub. Die Flammgeschwindigkeit ist für Serientechnik quasi eine Konstante (erste Näherung). Egal ob Motorradmotor mit 16.000 UPM, Porsche GT3/R8 (Hochdrehzahl-PKW Motor) oder 08/15 Brötchen-hol-huddel mit einem 1.4er Otto ... irgendwo sind alle zwischen 18 und 23 m/s Kolbenspeed.
Nachteil höherer Drehzahlen: Die Flamme kommt dem Kolben nicht mehr so recht hinterher, wird schlechter entspannt und damit gehen die Abgastemperaturen durch die Decke. Das lässt entweder die Auslassventile schmelzen oder die arbeiten sich in den Zylinderkopf ein.
Ventilflattern und Masseneffekte sind was für Maschinenbauer, die sollen halt was anständiges bauen das hält ;)
Was die Spitzendrehzahl bei Dieselmotoren angeht: Auch die 5000 UPM Varianten haben einen Zündverzug. Stichwort "Kraftstoffvorwämung" und zudem einen besseren Wärmetransfer zwischen einem feinst verteilten Tropfen eines mit 2000 bar zerstäubten Dieseltropfens und der komprimierten Luft. Allerdings gehen obenrum die NOx Werte sowas von durch die Decke, da rollen sich dir die Fußnägel hoch. Diese Drehzahlen sind "seltsamerweise" nicht im NEFZ Zyklus vorhanden. Würden die nur mal ne Autobahnauffahrt mit zweiter und ggf. dritter Gang Vollgas bis Anschlag bzw. 100 km/h simulieren, diese Diesel würden JEDE Abgasnorm reißen. Die müssten eigentlich braun qualmen so viel NOx ist da drin. Beim Otto gibts CO und HC, beim Diesel NOx und Ruß.