kritische Kolbengeschwindigkeit

[derAlex]

Hallo Motorenbauer,

 

ich hab wiedermal eine Verständnisfrage, diesmal zur "kritischen Kolbengeschwindigkeit". Ich weiß, das die kritische Kolbengeschwindigkeit, lt. Literatur, bei 20 m/s liegt, ich weiß aber auch, dass mache Motoren bei Nenndrehzahl darüber liegen (z.B. S50b32). Manche Schmiedekolbenhersteller sagen auch, dass ihre Kolben bis 32 m/s halten.

 

Was ich nicht verstehe ist, was das kritische an dieser Geschwindigkeit ist. Was passiert denn bei über 20 m/s? Besteht die Gefahr, dass der Kolben reißt, bricht, der Bolzen nicht hält...? Kann mich bitte jemand aufklären?

 

Danke & Grüße

Alex

[maschine]

zum einen sind es die fliehkräfte, die bei steigender drehzahl potenziert werden, d.h. das ist schon mal ein limitierender faktor. ein leichter kurbeltrieb ist hier von vorteil. hohe kolbengeschwindigkeiten haben - was man vielleicht nicht sofort erkennt - auch eine höhere anforderung an den ventiltrieb. dieser muss entsprechend zuverlässig die ventile öffnen und schließen. dann ist es auch so, dass bei hochdrehzahlmotoren die gasdynamik ab 7.000 1/min sehr schwer zu kontrollieren ist und die abstimmung halt schwerer wird, weil die strömungsverluste ansteigen....

 

wesentlich ist aber die scherfestigkeit des öls. der HTHS-wert beschreibt die viskosität eines öls bei hohen temperaturen (150°C) und einer definierten geschwindigkeit, die sich aus der scherung ergibt. wenn man hier beliebig hoch geht, reißt der film irgendwann und die temperatur geht dir schlagartig nach oben weg.

 

in zukunft wird man das downspeeding anhand downsizing begrüßen und auf hohe drehzahlen verzichten. die neuen öle mögen zwar auch dick sein, aber der klare trend geht eben zur absenkung der hochtemperaturviskosität - HTHS, weil man sich hieraus vorteile beim thema kraftstoffersparnis erhofft.

 

daher meide ich persönlich diese FE-öle.

[dancing_homer_99]

die beschreibung von maschine ist eigentlich super.

 

alex, der Literaturwert von 20m/s ist nicht mehr ganz zeitgemäß, aus dem Grund der schon angesprochen wurde: Kolbengewicht! vergleich mal nen M20 klopper mit einem M52 Kolben (als Beispiel!)

 

Auch das mit den Schmiedekameraden stimmt.

 

Ich fahr aktuell mit 22m/s, wobei mein Pleuel & Kolben doch relativ leicht sind (-100Gramm zur Serie)

[JuTu]

Hallo Motorenbauer,

 

ich hab wiedermal eine Verständnisfrage, diesmal zur "kritischen Kolbengeschwindigkeit". Ich weiß, das die kritische Kolbengeschwindigkeit, lt. Literatur, bei 20 m/s liegt, ich weiß aber auch, dass mache Motoren bei Nenndrehzahl darüber liegen (z.B. S50b32). Manche Schmiedekolbenhersteller sagen auch, dass ihre Kolben bis 32 m/s halten.

 

Was ich nicht verstehe ist, was das kritische an dieser Geschwindigkeit ist. Was passiert denn bei über 20 m/s? Besteht die Gefahr, dass der Kolben reißt, bricht, der Bolzen nicht hält...? Kann mich bitte jemand aufklären?

 

Danke & Grüße

Alex

 

Moin,

 

wenn ich das so lese kann ich mich "ganz grosses Damentennis" vor Lachen auf dem Boden kugeln....

 

Auch wenn es Kolben bis 500m/s gäbe......die Verbrennungsgeschwindigkeit für Ottokraftstoffe in Motoren beträgt max. (Rennmotoren mit besonderer Gemischaufbereitung ausgenommen, dort max. 30m/s) 25m/s.

 

Kritisch ist der Wendepunkt (OT & UT) der Kolben mit den daraus resultierenten Abbrems- und Beschleunigungskräften, die aber NICHTS REIN GAR NICHTS mit "m/s" zu tun haben, sondern mit den oszillierenden Gewichten! (Kolben, Pleuel- Kolbenbolzengewicht).

 

Manche Verkäufer scheinen jede Menge Blödsinn zu schreiben, damit Kunden kaufen...

 

Richard

[derAlex]

danke für die Antworten! Dann mache ich mir mit den 22m/s mal keine großen Gedanken und sehe zu, dass der Kurbeltrieb so leicht wie möglich wird.

[JuTu]

danke für die Antworten! Dann mache ich mir mit den 22m/s mal keine großen Gedanken und sehe zu, dass der Kurbeltrieb so leicht wie möglich wird.

 

22m/s im normalen PKW?

 

Sage doch mal bitte, wie Du das errechnet hast, bzw. Hub & Drehzahl bitte.

 

22m/s als mittlere Kolbengeschwindigkeit, oder maximale?

 

Richard

[derAlex]

Dabei handelt es sich ja um die mittlere Geschwindigkeit, das Maximum liegt drüber. Auf welche Geschwindigkeit kommst du denn, bei 88mm Hub und 7.500/min.?

[JuTu]

Dabei handelt es sich ja um die mittlere Geschwindigkeit, das Maximum liegt drüber. Auf welche Geschwindigkeit kommst du denn, bei 88mm Hub und 7.500/min.?

 

Jupp,

 

das entspricht 22m/s.

 

Die Frage stellt sich: Wofür? Wo soll da der Vorteil sein, da der Mittendruck bei den Kolbengeschwindigkeiten sehr niedrig wird und somit die abgegebene Leistung "in den Keller" fällt.

 

Richard

[derAlex]

Wenn das so dramatisch wäre, warum drehen dann Sportmotoren vom Schlage eines S14 (Renntrimm) oder s38 bis 8000/min. und darüber, wenn es eigentlich für die Katz ist?

[JuTu]

Wenn das so dramatisch wäre, warum drehen dann Sportmotoren vom Schlage eines S14 (Renntrimm) oder s38 bis 8000/min. und darüber, wenn es eigentlich für die Katz ist?

 

Moin,

 

das sind völlig anders konzipierte Motoren, die Du vom Strömungsaufbau NICHT mit uneingeschränkt alltagstauglichen Motoren vergleichen kannst.

 

Z.B. ist das Drehmoment (Leistung in kW ist ja nur ein Berechnungsfaktor aus Drehmoment & Drehzahl) im unteren Drehzahlbereich nicht zu nutzen.

 

Ein gutes Beispiel hierfür war der HONDA S2000 mit einem 2,0l Saugmotor und über 177kW, Drehzahlbegrenzer bei 9.000 1/min. (1999 !)

 

Im Strassenverkehr völlig untauglich, unter gut 2.500 1/min konnte man nicht vernünftig anfahren.

 

Richard

[JuTu]

Ergänzung:

 

Warum brauchen diese Motoren Getriebe mit 6 > Gängen?

 

Weil das nutzbare Drehzahlband so klein geworden ist, dass man die Motoren nur noch in einem sehr beengten Drehzahlfenster fahren kann.

 

"Extremes" Gegenbeispiel sind alte US-V8-Motoren mit Powerglide-2-Gang-Getriebe. Diesen Motoren war es egal, ob die Drehzahl 800 1/min oder 4.500 1/min betrug, Drehmoment war immer genügend vorhanden.

 

Richard

[derAlex]

Ich mag die Charakeristik von "sportlichen" Motoren einfach. Ich hab bis vor kurzem auch einen M40 gefahren, der bis 7.500/min. gedreht hat. Natürlich hat man Einbußen im unteren Drehzahlbereich, aber es ist einfach "nett", wenn man das Ding dann mal ausdreht. Nun hatte der M40 bisher ja 81mm Hub, der soll aber um 7mm auf 88mm wachsen. Deshalb ist die Frage aufgekommen. Die restliche Konfiguration soll so bleiben wie sie war, abgesehen von einer durchsatzfreudigeren Abgas- und einer leicht modifizierten Ansauganlage.

 

Grüße

Alex

[JuTu]

Moin,

 

Hand auf´s Herz:

 

Hat sich zwischen 6.500 1/min und 7.500 1/min WIRKLICH was nach vorn bewegt? Also genauso, wie zwischen 4000 1/min und 5.000 1/min?

 

Richard

[derAlex]

Ich kann dir nur ein Video bis 7.000/min. anbieten, dann kannst du dir selber ein Bild davon machen. Im 4. und 5. Gang ist zwischen 6.500 und 7.500 nicht mehr soo viel passiert, in den unteren Gängen aber durchaus.

 

Grüße

Alex

[JuTu]

Ich kann dir nur ein Video bis 7.000/min. anbieten, dann kannst du dir selber ein Bild davon machen. Im 4. und 5. Gang ist zwischen 6.500 und 7.500 nicht mehr soo viel passiert, in den unteren Gängen aber durchaus.

 

Grüße

Alex

 

Jupp,

 

also hat die "Öffnung nach oben" nichts wirklich gebracht.

 

Es ist natürlich persönlicher Geschmack, aber ein Motor mit "richtig Bumms von unten" ist mir 1.000 X lieber als eine kreischende Kreissäge mit viel Lärm für nichts.

 

Richard

[derAlex]

Ich kann dir nur ein Video bis 7.000/min. anbieten, dann kannst du dir selber ein Bild davon machen. Im 4. und 5. Gang ist zwischen 6.500 und 7.500 nicht mehr soo viel passiert, in den unteren Gängen aber durchaus.

 

Grüße

Alex

 

Jupp,

 

also hat die "Öffnung nach oben" nichts wirklich gebracht.

 

Es ist natürlich persönlicher Geschmack, aber ein Motor mit "richtig Bumms von unten" ist mir 1.000 X lieber als eine kreischende Kreissäge mit viel Lärm für nichts.

 

Richard

 

die Kombination aus beidem wäre mir ja am liebsten, aber der S38b38 liegt deutlich über meinem Budget

[JuTu]

Ich kann dir nur ein Video bis 7.000/min. anbieten, dann kannst du dir selber ein Bild davon machen. Im 4. und 5. Gang ist zwischen 6.500 und 7.500 nicht mehr soo viel passiert, in den unteren Gängen aber durchaus.

 

Grüße

Alex

 

Jupp,

 

also hat die "Öffnung nach oben" nichts wirklich gebracht.

 

Es ist natürlich persönlicher Geschmack, aber ein Motor mit "richtig Bumms von unten" ist mir 1.000 X lieber als eine kreischende Kreissäge mit viel Lärm für nichts.

 

Richard

 

die Kombination aus beidem wäre mir ja am liebsten, aber der S38b38 liegt deutlich über meinem Budget

 

Das müsste m.W. der E34 / M5 Motor sein, oder? (bitte ggfls. korrigieren).

 

Das Drehmoment erreicht HEUTE fast jeder 2,0l TDI

 

Richard

 

Was nicht heisst, dass ICH mir jemals einen Diesel kaufen würde!

[2.0LiterM42]

Meines wissens ist das maximum bei serien Kolbenmotoren im pkw 27m/s im honda s2000, das problem bei den kolbengeschwindigkeiten sind die immensen kräfte die sich an den tot punkten und dem plötzlichen abbremsen und beschleunigen ergeben... was an den Fliehkräften liegt... ich denke aber, dass was zuerst nachgeben würde wäre das pleuel und die Kolbenringe, sowie der Bolzen , der Kolben selber wohl nicht zwingend...

[JuTu]

Ich kann dir nur ein Video bis 7.000/min. anbieten, dann kannst du dir selber ein Bild davon machen. Im 4. und 5. Gang ist zwischen 6.500 und 7.500 nicht mehr soo viel passiert, in den unteren Gängen aber durchaus.

 

Grüße

Alex

 

Mhhhh....nochmals nachgedacht:

 

Wenn der Wagen im o.g. Zustand im 5ten Gang nicht mehr ausdreht, dann baue doch ein kürzeres Diff. ein.

 

Richard

[dancing_homer_99]

@ JuTu:

wenn der Motor, v.a. die Strömungsführenden Teile angepasst sind, hat es sehr wohl Vorteile, hoch zu drehen!

[JuTu]

@ JuTu:

wenn der Motor, v.a. die Strömungsführenden Teile angepasst sind, hat es sehr wohl Vorteile, hoch zu drehen!

 

Moin,

 

welchen denn?

 

Hochdrehende Motoren sind erst durch das Downsizing "notwendig" geworden, bzw. wenn aufladende Systeme (warum auch immer) nicht erlaubt oder nicht erwünscht sind.

 

Richard

[ölfuss]

 

legt doch erstmal die Nennleistung fest.

 

Alex ,wo soll die liegen?? bei 6t,7t oder wo.

[derAlex]

@JuTu: die Diesel drehen aber nicht bis 8.000/min. und schaffen keine 340 PS, ich durfte den S38 (E34 M5) einmal in einem E30 Cabrio erleben, ich hab tagelang im Kreis gegrinst

 

Ich hab keine Ahnung wo die Nenndrehzahl liegen wird. Aber ich denke mal bei ca. 6.500/min.. Der Touring hat seine Vmax mit 4,10er Diff. lt. Drehzahlmesser bei ca. 6.400/min. erreicht, mit 4,27er Diff. ist er langsamer gelaufen, da er auch nicht höher gedreht hat, also gehe ich mal davon aus, dass die Nenndrehzahl in diesem Bereich liegen wird.

 

Grüße

Alex

[JuTu]

@JuTu: die Diesel drehen aber nicht bis 8.000/min. und schaffen keine 340 PS, ich durfte den S38 (E34 M5) einmal in einem E30 Cabrio erleben, ich hab tagelang im Kreis gegrinst

 

 

Moin,

 

gern nochmals:

 

PS / kW ist ein mathemathisches Rechenergebnis "ohne besondere technische Bedeutung", ausser am Stammtisch.

 

Beispiel:

Ein Motor mit 300Nm bei 7.000 1/min hat mehr PS / kW als ein Motor mit 300Nm bei 5.000 1/min, weil sich die PS / kW aus Drehmoment & Drehzahl errechnen.

Wer besser für welchen Verwendungszweck geeignet ist kann man sich denken.

 

Der erste ist ein Sportmotor mit eingeschränkter Alltagstauglichkeit, der zweite ist ein Alltagsmotor mit eingeschränkter Sporttauglichkeit.

 

Richard

[dancing_homer_99]

@JuTu: die Diesel drehen aber nicht bis 8.000/min. und schaffen keine 340 PS, ich durfte den S38 (E34 M5) einmal in einem E30 Cabrio erleben, ich hab tagelang im Kreis gegrinst

 

 

Moin,

 

gern nochmals:

 

PS / kW ist ein mathemathisches Rechenergebnis "ohne besondere technische Bedeutung", ausser am Stammtisch.

 

Beispiel:

Ein Motor mit 300Nm bei 7.000 1/min hat mehr PS / kW als ein Motor mit 300Nm bei 5.000 1/min, weil sich die PS / kW aus Drehmoment & Drehzahl errechnen.

Wer besser für welchen Verwendungszweck geeignet ist kann man sich denken.

 

Der erste ist ein Sportmotor mit eingeschränkter Alltagstauglichkeit, der zweite ist ein Alltagsmotor mit eingeschränkter Sporttauglichkeit.

 

Richard

 

Richard, um mal etwas klarzustellen: hier geht es nicht um irgendwelche Serienentwicklungen oder dergleichen, sonder um einen Motor sportlichen Charakter zu verpassen.