Was passiert während des Arbeitshubes

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Mönch

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BMW R1300 GS
Ich nehme das Gespräch zum Motor der 1300er mal aus den anderen Themen heraus - wir sind dort tatsächlich OT unterwegs. Das ist nicht gerne gesehen - berechtigter Weise.


Zitat Teileklaus:"#26 ich möchte mal meinen, dass die Seitlichen Anpressdrücke bei 6500 noch höher sind als bei 3500 , da ja das Drehmoment höher ist ist auch der Verbrennungs und damit Kolbendruck seitlich bei einer Winkelstellung des Pleuels größer."

Ja das stimmt, das Drehmoment ist bei 6500/min mit 148Nm am höchsten. Es leitet sich auch aus dem Mitteldruck ab. Drehmoment max. = Mitteldruck max. x Hubvolumen / 4pi. Wenn ich mich nicht irre.

Der Mitteldruck ist allerdings nicht das arithmetische Mittel der Drücke zwischen OT und UT während des Arbeitshubes. Mitteldruck (p) ist eine arbeitsäquivalente Größe. Arbeit = p x V.

Dieses Volumen ändert sich nicht gleichmäßig pro Grad Kurbelwinkel. Auf den ersten 10° haben wir schätzungsweise erst ca. 5 cm3 "verbraucht" von 650ccm.
 
Für das das Motorradfahrer vor 30 Jahren sich noch nicht mal für Drehmomente interessierten ein guter Thread, mal sehen was so rauskommt.

LG Tom
 
Um das genau herauszufinden, benötigt man unbezahlbare Simulationssoftware. Ventilerhebungskurve, Form, Länge der Ports etc. bestimmen den Füllungsgrad des Zylinders und damit die Lage und Höhe des mittleren Arbeitsdrucks, der mit dem höchsten Drehmoment identisch ist. Wir Sterblichen können da nur spekulieren.
 
Könnte da etwas kaputt gehen??? :unsure:
 
KMM schrieb:
Um das genau herauszufinden, benötigt man unbezahlbare Simulationssoftware. Ventilerhebungskurve, Form, Länge der Ports etc. bestimmen den Füllungsgrad des Zylinders und damit die Lage und Höhe des mittleren Arbeitsdrucks, der mit dem höchsten Drehmoment identisch ist. Wir Sterblichen können da nur spekulieren.
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Wir sollten mal nicht annehmen, das die arbeitsäquivalente Größe "Mitteldruck" etwas wäre was man an einem Manometer abliest. Natürlich gibt es einen Drukverlauf während des Arbeitshubes zwischen OT und UT. Die Annahmen diese Drücke gemittelt wäre der Mitteldruck würde nicht zutreffen.

Aber wir werden schon noch auf einiges stoßen an Geschehnissen während des Arbeitshubes.

Und das so kurz vor dem "Verbrenner Aus".
 
So schnell gehen die Verbrenner nicht aus.

Und Hauptsache der Arbeitshub arbeitet und das Motorrad fährt..
 
Mönch schrieb:
Wir sollten mal nicht annehmen, das die arbeitsäquivalente Größe "Mitteldruck" etwas wäre was man an einem Manometer abliest. Natürlich gibt es einen Drukverlauf während des Arbeitshubes zwischen OT und UT. Die Annahmen diese Drücke gemittelt wäre der Mitteldruck würde nicht zutreffen.

Aber wir werden schon noch auf einiges stoßen an Geschehnissen während des Arbeitshubes.

Und das so kurz vor dem "Verbrenner Aus".
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Das kommt vom Einheitsbrei den man sogar studieren konnte.....

Sorry aber ich bin der Meinung das da echt über Jahrzehnte nur bedingt Innovationen passiert sind.

Innovationen wurden belächelt wie z.B.
Der Mederer-Knickpleuel (auch Mederer-Motor) ist eine vom deutschen Statiker Gerhard Mederer entwickelte Variante eines Verbrennungsmotors. Er besteht aus einem zweigeteilten Pleuel mit einem zusätzlichen Gelenk, was den Kolben im Zylinder anders führt als bei herkömmlichen Kurbeltrieben. [1, 2]

Hauptvorteile der Konstruktion
  • Geringere Reibung: Durch die veränderte Kinematik wird der Kolben weniger stark an die Zylinderwand gedrückt.
  • Besserer Wirkungsgrad: Die Verweildauer des Kolbens im oberen Totpunkt ist länger, was für eine gleichmäßigere Verbrennung sorgt und Drehmomentsteigerungen sowie Kraftstoffeinsparungen ermöglichen soll.
  • Weniger Verschleiß: Die verringerte Seitenauslenkung schont Kolben und Zylinderwand. [1, 2, 3, 4]

Historischer Hintergrund und Stand der Technik
Das Prinzip erinnert an historische Entwürfe wie den amerikanischen Powell-Knickpleuel aus dem 19. Jahrhundert. In den 1990er Jahren sorgte Gerhard Mederer mit umgebauten Motoren, u.a. in Mercedes-Fahrzeugen, für Aufmerksamkeit in der Fachwelt und auf Erfindermessen. Obwohl der Ansatz vielversprechende physikalische Eigenschaften bot, wurden die Prototypen nie von der Großserien-Automobilindustrie übernommen, da sich der zusätzliche mechanische Aufwand nicht durchsetzte. [1, 2, 3, 4, 5]
Ausführliche Beschreibungen zum mechanischen Aufbau finden sich im Artikel über den Knickpleuelmotor auf Wikipedia oder in der technischen Analyse des Mederer-Motors auf dermotor.de.
 
Zuletzt bearbeitet:
wenn es noch um die Seitenkräfte geht, wo der Verbrennungsdruck ab einem Kurbelwinkel den Kolben an die eine die Zylinderwand presst.
Ein unendlich langes Pleuel würde das verhindern .
Das hat Wössner und Rösner & Rose damals beim 1200 er 103 mm Big Bore Satz mit einem 3 mm längeren Pleuel auch beobachtet und bezweckt.
Die Seitenkräfte werden etwas geringer der Motorlauf etwas weniger hart. Nicht welten aber sie behaupteten dass man es merkt.

Motorenprüfstände werden oft mit Piezoelektrischen Drucknehmern im Zylinder ( Mod. Zünd oder beim Diesel Glühkerzen nehmen den Druckverlauf über dem KW auf..Damit lassen sich direkte Leistungs oder Drehmoment Änderungen visualisieren, die in einer Druckkurve darstellbar ist.
 
Solange es das hin und her in einem Hubkolbenmotor als vermeintlich beste Möglichkeit des Verbrenners gilt, gibt es da keine wesentlichen Fortschritte mehr, immer von Null auf max. beschleunigen und dann wieder abbremsen, so richtig effizient ist das ja wohl nicht...
 
Tom_Bo schrieb:
Solange es das hin und her in einem Hubkolbenmotor als vermeintlich beste Möglichkeit des Verbrenners gilt, gibt es da keine wesentlichen Fortschritte mehr, immer von Null auf max. beschleunigen und dann wieder abbremsen, so richtig effizient ist das ja wohl nicht...
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Das hat nichts mit Effizienz zu tun, wohl aber mit Materialbelastung.
Massenkräfte leisten keine Arbeit.
 
Tom_Bo schrieb:
Solange es das hin und her in einem Hubkolbenmotor als vermeintlich beste Möglichkeit des Verbrenners gilt, gibt es da keine wesentlichen Fortschritte mehr, immer von Null auf max. beschleunigen und dann wieder abbremsen, so richtig effizient ist das ja wohl nicht...
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Da wäre der Wankelmotor eigentlich ein schönes Gegenbeispiel. Der vermeidet genau dieses ständige Hin-und-her der Kolben, weil der Rotor kontinuierlich rotiert und nicht permanent von null auf maximale Kolbengeschwindigkeit beschleunigt und wieder abgebremst werden muss.

Mechanisch ist das erst mal eine elegante Idee: weniger oszillierende Massen, ruhiger Lauf, kompakte Bauform und eine hohe Leistungsdichte. Genau deshalb war das Konzept ja auch technisch so faszinierend.

Aber der Wankel zeigt eben auch, dass das Problem beim Verbrenner nicht nur die Kolbenbewegung ist. Beim Wankelmotor kommen andere Nachteile dazu: ungünstige Brennraumform, größere Dichtflächen, Probleme mit der Abdichtung der Rotorspitzen, höherer Ölverbrauch und meist schlechterer Wirkungsgrad im Alltagsbetrieb.

Kurz gesagt: Das Hin-und-her beim Hubkolbenmotor ist sicher nicht ideal, aber der Wankel beweist auch, dass „einfach rotierend“ nicht automatisch effizienter bedeutet. Mechanisch schöner gelöst, thermodynamisch aber mit eigenen Baustellen.
 
Mönch schrieb:
Wir sollten mal nicht annehmen, das die arbeitsäquivalente Größe "Mitteldruck" etwas wäre was man an einem Manometer abliest. Natürlich gibt es einen Drukverlauf während des Arbeitshubes zwischen OT und UT. Die Annahmen diese Drücke gemittelt wäre der Mitteldruck würde nicht zutreffen.
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Richtig. Der Mitteldruck ist das Integral p(v)dv geteilt durch das Hubvolumen.
 
Mönch schrieb:
Wir sollten mal nicht annehmen, das die arbeitsäquivalente Größe "Mitteldruck" etwas wäre was man an einem Manometer abliest. Natürlich gibt es einen Drukverlauf während des Arbeitshubes zwischen OT und UT. Die Annahmen diese Drücke gemittelt wäre der Mitteldruck würde nicht zutreffen.

Aber wir werden schon noch auf einiges stoßen an Geschehnissen während des Arbeitshubes.

Und das so kurz vor dem "Verbrenner Aus".
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Ich habe nicht gesagt, das der Arbeitsdruck ablesbar wäre. Die volumetrische Effizienz, auch Füllungsgrad genannt, eines Motors bestimmt die Drehmomentabgabe und hat einen wesentlichen Einfluss auf den mittleren Arbeitsdruck. Der Füllungsgrad kann 100% auch bei Saugmotoren im optimalen Drehzahlbereich deutlich übersteigen.
 
Mikko schrieb:
Das hat nichts mit Effizienz zu tun, wohl aber mit Materialbelastung.
Massenkräfte leisten keine Arbeit.
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Natürlich hat das was mit Effizienz zu tun, wenn ich Massen beschleunigen und abbremsen muss. Dafür ist Energieaufwand nötig
 
KMM schrieb:
Natürlich hat das was mit Effizienz zu tun, wenn ich Massen beschleunigen und abbremsen muss. Dafür ist Energieaufwand nötig
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Nein, hier irrst Du Dich.
"Massenkräfte leisten keine Arbeit". Das lernt jeder Physiker oder Ingenieur.

Zwar ist bei einem schwereren Kolben mehr Gaskraft nötig, um ihn ähnlich stark zu beschleunigen wie einen leichten, aber diese Mehrarbeit ist dann als kinetische Energie gespeichert.
Ähnlich einem Schwungrad. Bei einem schweren braucht man mehr Energie, um es in Gang zu setzen, aber einmal in Bewegung wehrt es sich genauso gegen das Abbremsen.
Wir wenden keine äußeren Kräfte auf, um den Kolben am Ende des Arbeitstaktes abzubremsen. Im anschließenden Auspufftakt hilft ein schwerer Kolben beim Ausschieben des Gases. Gleiches wieder im Verdichtungstakt. Drei von vier Arbeitstakte kosten Energie, bei denen ein schwerer Kolben bzw. Schwungrad helfen.

Probleme durch einen schweren Kolbens liegen zum einen in den Massenkräften nahe den Umkehrpunkten, zum anderen bei der Erzeugung von Vibrationen (Massenkräfte 1. Ordnung).
 
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Stimmt, du hast recht. Physik im Studium ist zu lange her.
 
KMM schrieb:
Ich habe nicht gesagt, das der Arbeitsdruck ablesbar wäre. Die volumetrische Effizienz, auch Füllungsgrad genannt, eines Motors bestimmt die Drehmomentabgabe und hat einen wesentlichen Einfluss auf den mittleren Arbeitsdruck. Der Füllungsgrad kann 100% auch bei Saugmotoren im optimalen Drehzahlbereich deutlich übersteigen.
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Wir werden dazu kommen müssen den "mittleren Arbeitsdruck" vom "Mitteldruck" zu unterscheiden. Der Mitteldruck ist kein gemessener Druck, oder kein Druck den man messen kann, er wird errechnet, dass wurde schon erklärt. Begriffsdefinitionen sind wichtig - ok , das wir wir eh.
 
Zur Kolbenseitenkraft: die wird durch Desachsierung reduziert.
 
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sicher?
ich sag mal das ist falsch..
Das Kolbenkippen also Drehen um die Kolbenbolzenachse wird bei jedem Hub etwas vermindert, da dann der Kolben etwas mehr, aber dafür Achsengleich zur Mantelfläche des Zylinders runter auf der Auspuffseite und hoch auf der Einlasseite anliegt. Nicht mehr kippt.
Man erreicht durch Desachsierung, dass sich der Kolben schon vor OT sich an die später nach OT so wie so anliegende Seite bewegt.

Durch ein Längeres Pleuel verringert sich der Seitendruck im Moment des höchsten Verbrennungsdruckes.
Leider wachsen damit aber die Massen, also setzt man den kolbenbolzen näher an die erste Kolbenringhöhe! Ölabstreifer.
Der Ausweg Wankelmotor ist auch schon länger tot.
Warum macht man nicht FreiflugKolben die oszilierend Wechselstrom generieren und treibt dann elektrisch an?
Stirling Motor für Pumpen usw.
 
Mikko schrieb:
Das hat nichts mit Effizienz zu tun, wohl aber mit Materialbelastung.
Massenkräfte leisten keine Arbeit.
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Zitat:
"Das ist ein weit verbreiteter Irrtum. In der Physik verrichtet jede Kraft, die auf einen Körper wirkt, während dieser sich bewegt oder verschiebt, grundsätzlich eine physikalische Arbeit W"
 
Tom_Bo schrieb:
Zitat:
"Das ist ein weit verbreiteter Irrtum. In der Physik verrichtet jede Kraft, die auf einen Körper wirkt, während dieser sich bewegt oder verschiebt, grundsätzlich eine physikalische Arbeit W"
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