Warum brauchen kleinere Motoren bei identischer Literleistung höhere Drehzahlen?
Wenn ich die Aggregate von verschiedenen Fahrzeugen vergleiche und die Leistungskurven studiere, fällt mir eines auf: Mal angenommen, ich vergleiche die Extreme, einen 50 cm³ Rollermotor und einen 2500 cm³ Pkw - Motor, beide haben die gleiche Literleistung (der Kleine hat knapp 3.5 PS und der Große 170 PS), so ist die Drehzahl, bei welcher diese Leistung erreicht wird, doch arg unterschiedlich: 8000 U/min. beim Kleinen und 5500 U/min. beim Großen, beides sind Saugmotoren. Wenn ich jetzt noch einen dritten Kandidaten, einen kleinen Ottomotor mit 68 PS aus 1000 cm³, also ebenfalls mit der gleichen Literleistung, hinzuziehe, fällt auf: Auch hier mit 6000 U/min. fast die gleiche Nenndrehzahl. Oder in die obere Richtung, also z.B. ein 4600 cm³ - Motor mit 310 PS, auch hier mit 5750 U/min. eine ähnliche Nenndrehzahl. Mir ist schon klar, dass kleinere und somit kurzhubigere Aggregate viel einfacher höher drehen können, aber warum brauchen die das offenbar auch, trotz gleicher Literleistung?
Beste Antwort im Thema
Ist doch klar, weil der kleine weniger Drehmoment hat.
Leistungs ist das Produkt aus Drehmoment mal der Winkelgeschwindikeit und in der Steckt die Drehzahl.
Viel Hubraum, viel Drehmoment. D.h. der alte Spruch, Hubraum ist durch nichts zu ersetzen außer durch noch mehr Hubraum.
32 Antworten
Zitat:
Original geschrieben von verleihnicks
Kleinere Motoren erbringen die Leistung durch Drehzahl. Das haben die großen Motoren nicht nötig.
Hast Du auch alle Beiträge gelesen? Es gibt genug Gegenbeispiele.
SRAM hat doch alles ausführlichst erklärt.
Wer noch ne einfach qualitative Abschätzung haben will:
a) Die verfügbare Energiemenge aus dem Verbrennungsprozess steigt im Groben linear mit dem Hubraum.
b) Die Innenreibung steigt hingegen nur grob mit 2te bis 3te Wurzel mit dem Hubraumverhältnis. Das können Maschinenbauer wohl genauer sagen. Müsste irgendein Mischterm wegen direktem Reibungsverhältnis zur Bohrung einerseits und nichtdirektem wegen den wachsenden Lagerflächen (Durchmesser und Breite) andererseits. Dazu halt Sekundärleistungsfresser wie Ölpumpen, LiMa etc die in weiss-der-Teufel-was-für-einem-Verhältnis zum Hubraum stehen. Aber dieser Term mit der 3. Wurzel sorgt eben dafür, dass Kleinsthubräume extrem gehandicapt sind.
Im Ergebnis wie hier schon Dutzend mal gesagt eben deutlicher Innenreibungsvorteil von großen Einzelhubräumen. Und mit ein bisschen gesundem Menschenverstand kann man auch qualitativ abschätzen wie das aussieht, wenn der Gesamthubraum irgendwann auf mehrere Zylinder aufgeteilt werden muss.
Und wenn man dann die Praxis betrachtet, muss man bei Motoren die auch nur halbwegs in der derselben Größenordnung liegen, sich eh jedes Detail angucken, was die Konstrukteure alles an Maßnahmen unternommen haben (oder eben auch nicht), um die Innenreibung zu reduzieren, die dann irgendwelche Meßwerte beeinflussen. Gibt es ja nun mittlerweile eine ganze Palette an Maßnahmen.
Zitat:
Original geschrieben von martins42
Und wenn man dann die Praxis betrachtet, muss man bei Motoren die auch nur halbwegs in der derselben Größenordnung liegen, sich eh jedes Detail angucken, was die Konstrukteure alles an Maßnahmen unternommen haben (oder eben auch nicht), um die Innenreibung zu reduzieren, die dann irgendwelche Meßwerte beeinflussen. Gibt es ja nun mittlerweile eine ganze Palette an Maßnahmen.
Also ist ein Großserien - E34 (530i) reibungsärmer abgestimmt als ein von Hand zusammengebauter AMG - Hochdrehzahl - Sauger. Oder übersehe ich da etwas?
Zitat:
Original geschrieben von bbbbbbbbbbbb
Also ist ein Großserien - E34 (530i) reibungsärmer abgestimmt als ein von Hand zusammengebauter AMG - Hochdrehzahl - Sauger. Oder übersehe ich da etwas?Zitat:
Original geschrieben von martins42
Und wenn man dann die Praxis betrachtet, muss man bei Motoren die auch nur halbwegs in der derselben Größenordnung liegen, sich eh jedes Detail angucken, was die Konstrukteure alles an Maßnahmen unternommen haben (oder eben auch nicht), um die Innenreibung zu reduzieren, die dann irgendwelche Meßwerte beeinflussen. Gibt es ja nun mittlerweile eine ganze Palette an Maßnahmen.
Ist doch Kaffeesatzleserei. Vielleicht hat der AMG auch aus ganz anderen Gründen "schlechten" - aka niedrigen - Drehmomentverlauf oben hinaus den man mit Drehzahl kompensieren muss oder man fand es schlicht schick künstlich ein breites Drehzahlband eben auf Kosten der Höhe des Drehmoment bei hohen Drehzahlen zu züchten, oder, oder, oder. Weiss der Geier, respektive frag die Hersteller. (Auf den Blumenstrauß von Marketinggeschwätz was da zurückkommt bin ich gespannt.)
Aber völlig wurscht, ändert nichts an den grundsätzlichen Aspekten.
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ich komm grad nicht mit, ein großer zylinder (mit viel hubraum) hat also eine bessere spezifische Reibungsleistung als ein kleiner (mit wenig HUbraum)? soweit richtig?
warum baut dann z.B. ferrari & Co 8-Zylinder mit wenig Hubraum?
Wo ist jetzt mein Denkfehler?
Viel Zylinder mit kleinen Hubraum -> Hochdrehzahlkonzept. Die Motoren haben eine kleinen Hub, damit sinkt die Mittlere Kolbengeschwindigkeit. Die sollte einen Wert von 23m/s nicht übersteigen, da wird es kritisch, gibt auch Motoren mit 25m/s. Und wenn der Hub kleiner ist kann ich mehr Drehzahl geben um am Ende die gleiche mittlere Kolbengeschwindigkeit zu haben.
http://www.kfz-tech.de/.../MittlereKolbengeschwindigkeit.htm
Manche Audi Langhuber sind bei 23m/s, das ist dann schon kritisch.
D.h. kleiner hub auf viele Zylinder gibt ein Motor mit viel Drehzahl, typischen Rennmotoren alter Tage 😉
Wenn ich das richtig verstanden habe, kleinerer Hubraum pro Zylinder ermöglicht höhere Drehzahl.
Ein 8Zylinder mit z.Bsp. 4l Hubraum dreht bestimmt schneller und leichter hoch (und in höhere Drehzahlregionen) wie ein 4l-Motor mit nur 4Zylindern.
Oder mache ich jetzt auch einen Denkfehler?
ganz einfach, die massekräfte steigen auch quadratisch.
wenig zylinder -> große kolben/pleuel-> größere masse -> bei hoher drehzahl kaum zu beherrschende massekräfte.
dafür drehmoment satt (wir erinnern uns-kolbenbodenfläche) und weniger reibung als bei vergleichbarem 8-zyl.
deshalb wirst du einen 4 zyl. mit 4l hubraum auch kaum auf große drehzahl bringen. selbst mit hightech titanteilen wirds schwierig. da brauchts dann halt doch wieder einen mehrzylinder.
wie immer im leben, wo viel licht, da auch viel schatten😁
man muß halt immer den einsatzzweck abwägen.
Zitat:
Original geschrieben von martins42
a) Die verfügbare Energiemenge aus dem Verbrennungsprozess steigt im Groben linear mit dem Hubraum.
Viel Gerede, die grundlegende Erklärung geht hier als Randnotiz unter.
Kraft kommt von Kraftstoff. Nimmt man mal annähernd gleichen Wirkungsgrad dann muss für gleiche Leistung die gleiche Menge Gemisch pro Sekunde (oder anderer Zeiteinheit) verbrannt werden.
Bei doppeltem Hubraum kann halt theoretisch die doppelte Gemischmenge pro Umdrehung verbrannt werden.
Damit braucht ein kleiner Motor entweder höhere Drehzahlen oder eine Aufladung die mehr Gemisch pro Umdrehung in die Brennräume fördert.
Zitat:
Original geschrieben von Moers75
Viel Gerede, die grundlegende Erklärung geht hier als Randnotiz unter.Zitat:
Original geschrieben von martins42
a) Die verfügbare Energiemenge aus dem Verbrennungsprozess steigt im Groben linear mit dem Hubraum.Kraft kommt von Kraftstoff. Nimmt man mal annähernd gleichen Wirkungsgrad dann muss für gleiche Leistung die gleiche Menge Gemisch pro Sekunde (oder anderer Zeiteinheit) verbrannt werden.
Bei doppeltem Hubraum kann halt theoretisch die doppelte Gemischmenge pro Umdrehung verbrannt werden.
Damit braucht ein kleiner Motor entweder höhere Drehzahlen oder eine Aufladung die mehr Gemisch pro Umdrehung in die Brennräume fördert.
Nein, falsch. Das "Gerede" lässt sich nicht nennenswert kürzen, weil das Thema hier
Motoren mit gleicher spezifischer Leistung, nicht gleiche absolute Leistung, sind. Keines deiner Argumente führt bei dieser Prämisse dazu, dass kleinere Motoren höhere Drehzahlen brauchen.
Deswegen die Notwendigkeit über innere Reibung und deren Proporz im Verhältnis zum Hubraum mindestens qualitativ nachdenken zu müssen. Das ist nämlich dass, was am Ende maßgeblich mit ein in den effektiven Wirkungsgrad eingeht. Das was du oben "Wirkungsgrad" nennst, meint üblicherweise den thermodynamischen Wirkungsgrad, dessen Betrachtung aber nicht ausreichend ist.
Zitat:
Original geschrieben von c-o-b
ich komm grad nicht mit, ein großer zylinder (mit viel hubraum) hat also eine bessere spezifische Reibungsleistung als ein kleiner (mit wenig HUbraum)? soweit richtig?warum baut dann z.B. ferrari & Co 8-Zylinder mit wenig Hubraum?
Wo ist jetzt mein Denkfehler?
Weil maßgeblich zur Leistungserzielung auch die mögliche Höchstdrehzahl ist. Die hängt neben Materialqualitäten maßgeblich von Hub und trägen Massen der Kolben/Pleuel ab. Die können ergo nicht beliebig groß sein, man muss den Gesamthubraum auf mehrere Zylinder verteilen um hohe Drehzahlen erreichen zu können.
Gruß
Martin
Zitat:
Original geschrieben von martins42
Nein, falsch. Das "Gerede" lässt sich nicht nennenswert kürzen, weil das Thema hier Motoren mit gleicher spezifischer Leistung , nicht gleiche absolute Leistung, sind. Keines deiner Argumente führt bei dieser Prämisse dazu, dass kleinere Motoren höhere Drehzahlen brauchen.
Öh, erstmal nen Kaffee, das "spezifisch" hatte ich glatt überlesen 😮
Zitat:
Original geschrieben von Moers75
Öh, erstmal nen Kaffee, das "spezifisch" hatte ich glatt überlesen 😮Zitat:
Original geschrieben von martins42
Nein, falsch. Das "Gerede" lässt sich nicht nennenswert kürzen, weil das Thema hier Motoren mit gleicher spezifischer Leistung , nicht gleiche absolute Leistung, sind. Keines deiner Argumente führt bei dieser Prämisse dazu, dass kleinere Motoren höhere Drehzahlen brauchen.
Lass dir schmecken, shit happens. (Brauche auch grad noch einen ...)
Es kommt immer auf den Zweck an wofür man den Motor braucht mal ist ein langhuber von Vrteil und mal ein Kurzhuber.
Mein damaliger Jeep 4,2 ltr, Sechszylinder, 120 PS hatte viel Drehmoment bei 1400 U/min und max 3600 U/min Höchstdrehzahl, Verbrauch 16 - 28 ltr/100km.
Der Fritz Huber hatte gesagt ein Motor kann nicht einzylindrig genug sein.
http://www.lanz-bulldog-homepage.de/src/tech/gluehkopfmotor.html
http://de.wikipedia.org/wiki/Lanz_Bulldog
Die waren sehr lange im Einsatz bei Bauern.
Heute bei PKW ist mir eine mittlere Hubraumgröße mit ausreichend Drehmoment lieber.
Es sind ja noch viele Bulldogen unter den Liebhabern im Betrieb (wenn auch nur Hobby).
Auf jeden Fall hat er im Leerlauf ausreichend Drehmoment zur Verfügung, um den Pflug ohne Mühe durch einen Sandboden zu ziehen (Heidegegend).
Wie das jetzt bei schweren Boden aussieht, kann ich nicht sagen.