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Was begrenzt eigentlich die maximale Drehzahl?

Themenstarteram 16. Oktober 2011 um 17:00

Kann mir hier jemand mit Fachwissen (Ingenieure vor) erläutern, was genau die Drehzahl eines Motors begrenzt und weshalb diese maximalen Drehzahlen von Fahrzeug zu Fahrzeug unterschiedlich sind? Insbesondere, weshalb ist die maximale Drehzahl beim Diesel so viel niedriger und weshalb bei F1-Motoren oder Motorrädern so extrem hoch?

Danke im Voraus :)

Beste Antwort im Thema

Seid Ihr jetzt mit dem Schwanzvergleich fertig?

Da ist ein Forum kaum besser wie mancher Fachausschuß. Die Profs prügeln sich um Begriffe und deren Definitionen, den Rest tangiert das äußerst periphär. Und die Physik schonmal gar nicht. Also bitte weiter aufeinander rumhacken, das sah mit den Excel Sheets beinahe langweilig sachlich aus. Wenn man jetzt noch die Ordinate auf n/n_max normiert hätte, wäre die Skalierung nicht so "kaputt".

 

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am 16. Oktober 2011 um 20:03

@ Knecht Rubrecht..

Klar, Motor ist Motor und Physik ist Physik, die Frage ist was will man vergleichen?? die Fliehkräfte steigen exponentiell, überall.

Die Anforderungen und Einsatzprofile z.B. sind jedoch komplett anders, jedenfalls zu 99% der Fälle..

Wie war das mit dem Highabusa Motor im Smart.. geht, ohne Frage.. nur wie.. in ner S Klasse würde es nämlich witzig werden aber auch technisch interessant.

@ Gary.. top.. ich wollte das auch schon einbringen, kenne mich aber nicht so gut aus wie Du..!!

LG

Unterschätze Motorradmotoren nicht, Getriebe gehen üblicherweise durch Drehmoment und nicht Drehzahl kaputt. Drehmoment haben die Motorräder wenig (Faustregel für Otto-Sauger: Etwa 100 Nm je Liter, "rennnah" etwa 10% drüber), aber die haben auch Drehzahl ohne Ende.

Leistung ist Drehmoment mal Drehzahl, der Fülldruck und damit die Kraftstoff-Luftmenge eines Saugers systembedingt auf theoretisch 1 bar begrenzt. Daher geht Leistung bei Saugern NUR über Drehzahl. Und Drehzahl erfordert neben einem kurzen Hub für die Luftwechsel vergleichsweise riesige Ventile, was bei tiefen Drehzahlen zu einer besch**** Gemischbildung führt. Daher u.a. ein recht übersichtliches Drehmoment untenrum. Auch der Grund, wieso früher 16V Motoren mit zwei Einlassventilen als Drehorgeln verschrien waren und wieso Honda z.B. mit VTEC eins dieser Ventile erst bei höherer Drehzahl "zuschaltet". Heute haben alle "guten" Motoren variable Nockenwellen, welche das Timing und/oder den Ventilhub anpassen können.

 

 

am 16. Oktober 2011 um 20:18

Hi Gary..

ich meinte das auch auf die Fahrbarkeit bezogen, denn nur Drehzahl bringt Leistung, aber noch lange keinen guten Motor, wie Du ja selber schon erwähnst.. also die Zusammenhänge bekomme ich noch ganz gut hin, aber Du hattest mal vom Gemisch der maximalen Leistung im Kat Tread gesprochen, und hier von Flammgeschwindigkeit, kannst du etwas sagen über z.B. Chiptuning.. rein interessehalber, falls das hier nicht stört..

welche Parameter werden angehoben, wenn mehr Leistung und Drehmoment aus dem gleichen Motor herrausgeholt werden. und ich meine da nicht nur Euro5 Motoren, sondern auch ältere.. primär auch Sauger, bei Turbos gestaltet sich das ja einfacher oder?

Grüße und Danke schonmal.

P.S. interessant ist das viele Chiptuning Berichte auch von weniger Verbrauch berichten.. nur durch mehr Drehmoment?? kann ich mir nicht wirklich vorstellen.

Wirf die Suchfunktion an, gibt einzelne Threads dazu.

Grundschema bei Saugern: Du musst mehr Luft und damit auch mehr Kraftstoff in den Motor bekommen. Das geht eigentlich "nur" klassisch mit vergrößerten/polierten Ansaugkanälen, einer steileren Nockenwelle (Ventil öffnet schneller und lässt mehr Luft rein) sowie verändertem Nockenwellentiming um durch Ventiüberschneidung noch was zu gewinnen. Das alles bringt "kraft" und nicht zwingend Drehzahl. Die Karre beschleunigt schneller, aber entsprechend schneller fährt der ohne eine Anpassung des Getriebes selten. Kopfplanen vergrößert die Verdichtung, was den Wirkungsgrad erhöht. Aber mehr Oktan und eine Anpassung der Zündung erfordert.

Mit Chip ist nicht viel zu wollen. Außer Anpassung der Zündung auf Super+ kannste nicht wirklich viel rausholen. Und mechanisches Tuning kostet gutes Geld...

Um auf die Hauptfrage zurück zukommen:

Bis in die 80er Jahre waren Motoren nicht elektronisch begrenzt.

Doch die Mechanik des Ventiltreibes begrenzte automatisch die Drehzahl.

Wenn der Motor "zu hoch" dreht, fangen die Ventilfedern an unkontrolliert zu schwingen, damit schließen die Ventile nicht mehr sauber und sorgen dafür das sich die Drehzahl quasi mechanisch abriegelt.

Bei den Autos ab den 90er Jahren (natürlich alles je nach Hersteller) wurden die Motoren dann elektrisch begrenzt.

Hier ist meist der Ventiltrieb so ausgelegt, das er auch deutlich höher drehen würde ohne diese Begrenzung.

Der Grund dafür ist in diesem Fall die maximale Kolbengeschwindigkeit.

Zitat Motorlexikon.de:

Zitat:

Die mittlere Kolbengeschwindigkeit vm wird durch die Höhe der Drehzahl und das mittlere Hubbohrungsverhältnis s/D beeinflusst. Bei Fahrzeug-Ottomotoren beträgt die mittlere Kolbengeschwindigkeit bis 17 m/sec, bei Rennmotoren bis 22 m/sec.

Bei Brot und Buttermotoren nimmt man also einfach grob 17m/s an und begrenzt diese dort.

Honda ist dabei eine Ausnnahme und baut auch Motoren die bis 19m/s Kolbengeschwindigkeiten erreichen.

Allerdings wird die Schließ und Öffnungsgeometrie eines Motors über den Zündzeitpunkt und Nockenwellen so gewählt, das dieser vor seiner Abregeldrehzahl schon die maximale Leistung erreicht hat.

Damit ist ein weiteres hochdrehen unnötig.

Der Grund der Beschränkung der Kolbengeschwindigkeit ist relativ beliebig, allerdings werden die Entwicklungkosten mit angepeilten höheren Kolbengeschwindigkeit höher (hochfeste Pleus, Schrauben usw.)

Bei einem Dieselmotor begrenzt das Abgasverhalten.

Hier hat man nur kurz Zeit einzuspritzen um eine Verbrennung die Zulassungsfähig ist zu erreichen.

Die mögliche Zeit des Einspritzens sinkt mit steigender Drehzahl.

Beim Benziner kann man einfach dauerhaft einspritzen solange grade nicht verbrannt wird.

Das ist nicht sonderlich effizent, aber funktioniert und ermöglicht damit höhere Drehzahlen.

Bei "nicht direkt" Einspritzern spritzt man sogar den Kraftstoff vor die geschlossenen Ventile, macht also die Düsen einfach dauerhaft an um die passende Menge in den Brennräume zu bekommen.

Wenn man beim Diesel auf die abgase scheisst, kann man auch hohe Drehzahlen nutzen:

http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=mH5VthBVRSg

am 16. Oktober 2011 um 20:38

Zitat:

Original geschrieben von GaryK

Wirf die Suchfunktion an, gibt einzelne Threads dazu.

Grundschema bei Saugern: Du musst mehr Luft und damit auch mehr Kraftstoff in den Motor bekommen. Das geht eigentlich "nur" klassisch mit vergrößerten/polierten Ansaugkanälen, einer steileren Nockenwelle (Ventil öffnet schneller und lässt mehr Luft rein) sowie verändertem Nockenwellentiming um durch Ventiüberschneidung noch was zu gewinnen. Das alles bringt "kraft" und nicht zwingend Drehzahl. Die Karre beschleunigt schneller, aber entsprechend schneller fährt der ohne eine Anpassung des Getriebes selten. Kopfplanen vergrößert die Verdichtung, was den Wirkungsgrad erhöht. Aber mehr Oktan und eine Anpassung der Zündung erfordert.

Mit Chip ist nicht viel zu wollen. Außer Anpassung der Zündung auf Super+ kannste nicht wirklich viel rausholen. Und mechanisches Tuning kostet gutes Geld...

Okay, ich schmeisse die Suchfunktion an.. Deine Ausführungen sind nett, aber das weiß ich alles, es ging einzig und allein um die Gemischzusammensetzung, die ja auch angepasst werden kann. Ich denke da an Abgastemperaturen ect. weil ich nicht der Meinung bin, Chip alleine bringt nichts.

Ich meine klar ist, das nichts über eine gute oder optimierte Motormechanik geht, aber bei BMW Sauger bringt ein Chiptuning je nach Motor schon nachmal einen spürbaren Effekt, und teilweise Verbrauchsreduktionen, die müßen ja auch irgendwo her kommen.

Die von Dir angesprochene Ventilüberschneidung könnte ja interessant sein, eben wegen der Vanos.

Grüße

Zitat:

Original geschrieben von Soxx83

Zitat:

Original geschrieben von GaryK

Mit Chip ist nicht viel zu wollen. Außer Anpassung der Zündung auf Super+ kannste nicht wirklich viel rausholen. Und mechanisches Tuning kostet gutes Geld...

Okay, ich schmeisse die Suchfunktion an.. Deine Ausführungen sind nett, aber das weiß ich alles, es ging einzig und allein um die Gemischzusammensetzung, die ja auch angepasst werden kann. Ich denke da an Abgastemperaturen ect. weil ich nicht der Meinung bin, Chip alleine bringt nichts.

Ich meine klar ist, das nichts über eine gute oder optimierte Motormechanik geht, aber bei BMW Sauger bringt ein Chiptuning je nach Motor schon nachmal einen spürbaren Effekt, und teilweise Verbrauchsreduktionen, die müßen ja auch irgendwo her kommen.

Die von Dir angesprochene Ventilüberschneidung könnte ja interessant sein, eben wegen der Vanos.

Grüße

Wenn ich mich mal von der Seite einmischen darf: Er schreibt es bringt nicht VIEL.

Also: Es bringt etwas, aber vom Preis/Leistungsverhältnis kommt nix bei rum.

Ventilbearbeitung+Kopf abfräsen und Ansaugoptimierung kosten nicht mehr, bringen aber mehr.

Eine Abstimmung sollte am besten folgen, wenn der Rest gemacht wurde, erst die mechanik, dann die Elektrik.

Zitat:

Original geschrieben von snooopy365

Um auf die Hauptfrage zurück zukommen:

Bis in die 80er Jahre waren Motoren nicht elektronisch begrenzt.

Richtig. Aber mechanisch mit einem Fliehkraftmechanismus im Verteilerfinger daher ist ist folgendes nicht richtig...

Zitat:

Original geschrieben von snooopy365

 

Doch die Mechanik des Ventiltreibes begrenzte automatisch die Drehzahl.

Das ist auch heute noch so. Aber nicht "automatisch". Irgendwann ist der Ventiltrieb generell am Ende. Und wie das aussieht, will man in der Regel nicht wissen und schon gleich gar nicht wenn die Drehzahl den Ventiltrieb an seine Grenzen bringt...

Zitat:

Original geschrieben von dodo32

Zitat:

Original geschrieben von snooopy365

Um auf die Hauptfrage zurück zukommen:

Bis in die 80er Jahre waren Motoren nicht elektronisch begrenzt.

Richtig. Aber mechanisch mit einem Fliehkraftmechanismus im Verteilerfinger daher ist ist folgendes nicht richtig...

Meines Wissens hatte nicht alle Motoren diesen Fliehkraftmechanismus

Zitat:

Original geschrieben von dodo32

Zitat:

Original geschrieben von snooopy365

 

Doch die Mechanik des Ventiltreibes begrenzte automatisch die Drehzahl.

Das ist auch heute noch so. Aber nicht "automatisch". Irgendwann ist der Ventiltrieb generell am Ende. Und wie das aussieht, will man in der Regel nicht wissen und schon gleich gar nicht wenn die Drehzahl den Ventiltrieb an seine Grenzen bringt...

Gut, habe ich etwas doof formuliert, durch die darmalige auslegung der Federelemente war die Drehzahl dadurch auf ein relativ normales Niveau begrenzt.

Natürlich sind auch heutige Ventiltriebe irgendwann mechanisch am Ende.

Nur war das früher bei 6000upm der Fall und heute irgendwo über 9000upm

Zitat:

Original geschrieben von snooopy365

Gut, habe ich etwas doof formuliert, durch die darmalige auslegung der Federelemente war die Drehzahl dadurch auf ein relativ normales Niveau begrenzt.

Natürlich sind auch heutige Ventiltriebe irgendwann mechanisch am Ende.

Nur war das früher bei 6000upm der Fall und heute irgendwo über 9000upm

Nun, das kann man sicher auch nicht pauschal sagen. Es kommt eben auf die Konstruktion des Ventiltriebs an. Schlepphebel, Kipphebel, Tassenstössel...

Einen 1.6er Golf 1 GTI Motor kannst Du locker mit einer Dauerdrehzahl von 7.200 belasten - ohne dass der auseinanderfliegt. ;)

Wenn ein alter Motor nicht mechanisch über den Begrenzer abgeregelt war dann lag das daran, dass der Motor konstruktionsbedingt nicht in der Lage war, kritische Drehzahlen auch beim Bergabfahren im höchsten Gang zu erreichen.

Themenstarteram 17. Oktober 2011 um 14:18

also lässt sich zusammenfassend sagen, die größten Probleme sind, dass die Zylinder sich schneller bewegen als die Verbrennung / Flammfront, die Ventile nicht mehr hinterher kommen und die Bauteile für die größeren Kräfte ausgelegt werden müssten?

Zitat:

Meines Wissens hatte nicht alle Motoren diesen Fliehkraftmechanismus

Vergasermotoren mit u-kat (wie meiner dereinst einer war) hatten diese begrenzung nicht. Wäre schön blöd bei glühend heissem kat die zündung auszusetzen während der motor fleissig weiter gemisch durch den auspuff pumpt.

Zitat:

Original geschrieben von assailant

also lässt sich zusammenfassend sagen, die größten Probleme sind, dass die Zylinder sich schneller bewegen als die Verbrennung / Flammfront, die Ventile nicht mehr hinterher kommen und die Bauteile für die größeren Kräfte ausgelegt werden müssten?

Kann man so grob zusammenfassen für die Benzinmotoren, wobei bis die variablen Ventilsteuerung kamen auch das reine Anfahren der Motoren kritisch war.

Soll heißen: ein Motor der bei 16.000upm maximale Leistung bringt hat durch die Steuerzeiten der (starren) Nockewellen bei 1000-3000upm zuwenig Kraft zum anfahren (siehe Formel1 Fahrzeuge).

Bei Dieseln gibt es halt das Abgas/Sprit Problem.

@Hacki

Genau so hatte ich das auch in Erinnerung, mein Corsa A 1l ohne kat war auch nicht abgeregelt.

Wobei man in den darmaligen Autos ja auch nichtmal Drehzahlmesser hatte ;)

@dodo32

Ja ich habe das ganze klar extrem pauschalisiert.

Zitat:

Wobei man in den darmaligen Autos ja auch nichtmal Drehzahlmesser hatte

Zonk!

Pauschalaussagen sind im "Fahrzeugtechnik"-forum mit vorsicht zu genießen.

:D

am 17. Oktober 2011 um 15:06

eben, in den Golf1 waren in der GL/GLS ect Ausstattung BMW 02 z.B. auch Drehzahlmesser, also so aus der Welt war das nicht, nur eben kein Standart wie heute..

ähm, was heißt Standart, es gibt immer noch etliche Fahrzeuge eben ohne Drehzahlmesser.

LG;)

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