Donnerstag, 15. April 2010
Montag, 12. April 2010
Sonntag, 11. April 2010
Donnerstag, 8. April 2010
Samstag, 3. April 2010
Drehmoment vs Leistung
Diesmal geht’s um zwei wichtige Begriffe auf dem Gebiet des Tunings, dass wäre die Leistung und das Drehmoment. Was sind die beiden Begriffe überhaupt und was sagen sie aus.
Was ist Leistung, was ist Drehmoment?
Leistung gibt an welche Arbeit pro Zeiteinheit verrichtet werden kann.
P=W/t P...Leistung
W...Arbeit
t...Zeit
W=F*s F…Kraft
s…Weg
M=F*r M...Drehmoment
r…Abstand um Drehpunkt
Das Drehmoment wird in einem Auto mehrmals übersetz durch das Getriebe (1.Gang höchstes, letzter Gang niedrigstes) und die Hinterachsübersetzung und daher ist jenes Drehmoment aus einem Diagramm in einer Zeitschrift nicht jenes, welches am angetriebenen Rad anliegt.
Zusammenhang zwischen Drehmoment und Leistung:
P=M*w M…Drehmoment
w…Winkelgeschwindigkeit (w=n*Pi/30), Drehzahl
Wie man sieht hängen Drehmoment und Leistung über die Drehzahl zusammen. Die Leistung ist eigentlich eine „künstliche“ Größe. An einem Motorprüfstand wird das Drehmoment gemessen und dadurch kann man sich die Leistung errechnen.
Hohe Leistung kann auf zweierlei Wege erreicht werden:
1. hohe Drehzahl und eher niedriges Drehmoment (Formel 1 Auto)
2. geringe Drehzahl und hohes Drehmoment (Dieselmotor)
Es lasst sich daher keine Aussage treffen wenn man die maximale Leistung kennt.
Das Einzige was man feststellen kann ist, dass die Höchstgeschwindigkeit mit der Leistung etwas zu tun hat, hier ein Beispiel:
GOLF V 140PS (Diesel) 203km/h
GOLF V 150PS (Benzin) 206km/h
Wie man sieht obwohl das Drehmoment vom Diesel sehr viel höher ist, ist die erreichbare Endgeschwindigkeit gleicht der des Benziners.
Ein weiteres Beispiel dafür ist z.B. ein Formel 1 Auto, welches ca. 350Nm hat, aber über 300km/h Höchstgeschwindigkeit hat.
Es lasst sich aber auch nicht generell sagen hohe Leistung ist gleich hohe Endgeschwindigkeit siehe z.B.: LKW, wie oben gesagt schon weil Leistung auf zwei Arten erreicht werden kann und der Luftwiderstand auch eine Rolle noch spielt.
Drehmoment ist die Größe die uns alle schon mehr interessieren sollte und welche eine Aussage über die Charakteristik des Motors tätigen lässt.
Drehmoment in einem Verbrennungsmotor entsteht dadurch, dass der Zündruck auf den Kolben drückt und über den Hebelarm der Kurbelwelle ein Moment erzeugt. Das Moment und im weiterem die Antriebskraft (Moment über Übersetzung und Raddurchmesser in eine Kraft am angetriebenen Rad umgerechnet) sind ausschlaggebend für das Beschleunigungs- bzw. Durchzugsverhalten.
Als Beispiel es hat wenig Sinn mit einem Diesel knapp vorm Drehzahlbegrenzer sich von einer Ampel weg zu feuern, da er das Drehmoment im unteren Drehzahlbereich hat, aber mit einem Benziner hat es sehr wohl Sinn, da er sein Drehmoment im oberen Drehzahlbereich hat.
Es gibt aus der Mechanik eine Formel die das schön zeigt:
Summe aller Kräfte = Masse * Beschleunigung
Auf ein Auto bezogen:
Antriebskraft – Fahrwiderstand = Fahrzeugmasse * Beschleunigung
Wie man sieht je größer die Antriebskraft ist, desto schneller kann man Beschleunigen oder desto mehr kann ich ziehen z.B. bei LKW von Interesse.
Fahrwiderstände sind Steigung, Rollwiderstand und der wichtigste der Luftwiderstand. Wenn die Antriebskraft und der Fahrwiderstand gleich groß sind, ergibt sich keine Beschleunigung mehr und man kann somit die Endgeschwindigkeit ausrechnen.
Die Dieselfahrer werden sich jetzt alle freuen wegen ihrem hohen Drehmoment. Es kommt aber nicht nur auf das Spitzendrehmoment an sondern auf den Verlauf und vor allem auf den Drehzahlbereich und wie oben schon erwähnt in den Diagrammen steht meistens das Motordrehmoment und nicht das Antriebsmoment am Rad.
Wenn man nämlich das Antriebsmoment am Rad, Moment nach Getriebe- und Achsübersetzung, betrachtet bei einem Beschleunigungsvorgang von 0-100km/h von Benziner und Diesel hat der Diesel zwar beim Anfahren bzw. im unteren Drehzahlbereich einen Vorteil, aber er muss früher schalten und verliert durch das Schalten auf die 2. am Rad Antriebskraft (Antriebsmoment) und der Benziner dreht inzwischen im 1.Gang noch hoch und nutz das höhere Drehmoment im 1.Gang länger.
Also als kurze Zusammenfassung noch mal, Leistung gibt „eher“ eine Tendenz über die Höchstgeschwindigkeit und Drehmoment über das Beschleunigungsverhalten.
Wie kann man nun die beiden Faktoren beeinflussen:
Leistung (Viertakt): Pe=VH*pe*n/2
Moment: Me=30*Pe/(n*p) bzw. Me=30*VH*pe/(p *2)
VH… Hubraum
pe… effektiver Mitteldruck, gemittelter Druck eines Zylinders über das Hubvolumen des
Zylinders, also so wie wenn beim Arbeitstakt von OT bis UT immer der gleiche Druck herrschen würde
Me... effektives Drehmoment
n... Motordrehzahl
Folgende Maßnahmen erhöhen die Leistung:
1.Hubraumvergrößerung
2.Mitteldruck anheben
3.Drehzahlsteigern
Folgende Maßnahmen erhöhen das Drehmoment:
1.Hubraumvergrößerung
2.Mitteldruck anheben
Der Mitteldruck ist abhängig vom Liefergrad, also von jener Luftmenge die sich im Zylinder befindet (Füllung) und vom Gemischheizwert, also der Energie im „Kraftstoff“.
Beispiel zur Steigerung vom Mitteldruck:
1.Aufladung
2.Nockenwellen
3.Kanäle erweitern und glätten
Wie man aber an den Maßnahmen sieht beeinflusst man immer Leistung und Drehmoment gemeinsam, aber man beim Tuning Schwerpunkte setzen, welche entweder das Drehmoment im unteren Drehzahlbereich („Drehmomenttuning“) beeinflussen oder im oberen Drehzahlbereich („Leistungstuning“) und somit auch die Leistung stark anhebt.
Das war nun mal wenig Theorie zum Thema Leistung und Drehmoment. Ich werde auch einmal ein Thema machen Diesel vs Benzin schreiben, damit das auch ausdiskutiert ist. Ich hoffe, dass ihr der Bericht informativ war und, dass Leistung nicht viel aussagt und dass nicht nur Spitzenwerte interessant sind sondern Verläufe erst wirklich eine vernüftige Aussage zu lassen.
Dienstag, 30. März 2010
Mittwoch, 17. März 2010
Mittwoch, 10. März 2010
Montag, 22. Februar 2010
Sonntag, 21. Februar 2010
Dienstag, 16. Februar 2010
Donnerstag, 11. Februar 2010
Technik Klopfen
Das Thema Klopfen beschäftigt schon seit Jahrzehnten die Motorenentwickler und die richtige Zündung, ist auch ein Punkt des Erfolges über hohe Leistung und gutes Ansprechverhalten.
Was ist Klopfen überhaupt?
Wie jeder weiß ist der Ottomotor ein fremdgezündeter Verbrennungsmotor mittels Zündkerze, es gibt aber zwei abnormale Verbrennung wo dies nicht der Fall ist:
1. Glühzündung (Entzündung des Gemisches an heißen Stellen
z.B.: Zündkerze mit falschen Wärmewert, Ölablagerungen
usw.)
2. klopfende Verbrennung
Die Glühzündung ist die "ungefährlichere" für den Motor, da sie ungefähr wie eine zweite Zündkerze ist und die Verbrennung langsam abläuft, sie ist aber trotzdem unerwünscht, da sie unkontrolliert zu einem beliebigen Zeitpunkt auftritt.
Die klopfende Verbrennung ist eine plötzliche Selbstentzündung des noch unverbrannten Gemisches im Zylinder.
Es gibt 3 Einflussfaktor dafür:
1.betriebstechnische Gründe (Drehzahl, Last)
2.kraftstoffspezifische Gründe (Oktanzahl)
3.Geometrie (Brennraumform, Zündkerzenanordnung, Zylinderwandtemp.….)
Allgemein kann man sagen die Bereiche bei Vollast und niedrigen Drehzahlen sind klopf gefährdeter als hohe Drehzahlbereiche, warum werden Sie später erläutern.
Auswirkungen des Klopfens?
Dadurch das es eine plötzliche Entzündung des Gemisches ist, kommt es einer Detonation gleich und es treten Flammgeschwindigkeiten bis zu 1500m/s auf, welche um das 10fache höher sind, wie eine normale Flammenausbreitung im Motor. Diese Detonation führt zu einer hohen thermischen Belastung des Triebwerkes und auch zu Abtragungen von Material am Kolbenboden.
Die Zylinderwände werden in Schwingung versetzt und führen zu diesem klopfenden bzw. klingenden Geräusch.
Was verursacht Klopfen bzw. verhindert es?
Klopfen ist eine Selbstentzündung des Gemisches, dafür ist eine gewisse Energie notwendig. Normalerweise wird diese Energie für die Zündung von der Kerze bereit gestellt, aber in diesem Fall kommt sie durch die Verdichtung des Gemisches zustande. Die Verdichtung kommt einerseits durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens zustande und andererseits durch die Ausbreitung der Flammenfront, welche durch die Kerze entzündet wurde und eine „Druckwelle“ vor sich herschiebt. Irgendwann hat das sogenannte Endgas (noch nicht brennendes Gemisch) einen Zustand von Druck und Temperatur erreicht wo es sich selbstentzündet und schlagartig explodiert.
Wir definieren schnell 2 Dinge, damit wir die Maßnahmen besser beschreiben können:
tf... Zeit welche die Flammenfront der Zündkerze bis zum
Durchbrennen des gesamten Gemisches braucht, also
z.B. von Mitte des Zylinders bis an die Zylinderwände
tsz...Zeit von den Vorreaktionen im Endgas bis zur
Selbstentzündung
Also die Bedingung ist das tf
Maßnahmen zur Verringerung von tf :
- kompakte kleine Brennräume, die für kurze Brennwege
sorgen, kann auch durch zwei Zündkerzen z.B. erzeugt
werden
- leicht fettes Gemisch um 0.9 Lambda, da hier die
Brenngeschwindigkeit geringfügig höher ist
- Erzeugung einer hohen Gemischbewegung, wobei es
Grenzen gibt, da bei sehr hohen Verwirbelungen die Flamme
ausgeht. Dies ist auch ein Grund warum hohe Drehzahlen
weniger Klopfneigung haben, da die Verwirbelungen dort sehr
viel größer sind als die bei kleinen Drehzahlen.
Daher werden auch sogenannte Quetschkanten bei den
Kolben konstruiert, die die Verwirbelung im
Zylinderwandbereich erhöhen, welcher ja am Klopf
gefährtesten ist.
Einflüsse auf tsz:
- Ansaugzustand (p1,T1), sollte eine tiefe Temperatur und
Druck aufweisen um tsz zu verringern. Ein hoher Druck führt
nämlich auch zu einer leichteren Entzündung
- Verdichtungsverhältnis, sollte gering sein
- Zündzeitpunkt sollte nach spät also näher zu OT verstellt
werden (dies macht die Klopfregelung zum Beispiel)
Was können wir nun darauß lernen:
Klopfen ist ein sehr wichtiger Punkt, der uns die Leistungsgrenze des Ottomotors nach oben beschränkt. Wir können nur schauen, dass wir bei unseren gegebenen Motoren, wenn wir Probleme mit Klopfen haben und wir keine Leistungseinbuße erfahren wollen, die Ansauglufttemperatur senken (Ladeluftkühler), Einspritzung von kühlenden Flüssigkeiten z.B. Wasser/Alkoholgemische oder dass wir das Gemisch anfetten um somit die Kühlung zu erhöhen bzw. die Flammgeschwindigkeit zu erhöhen.
Was ist Klopfen überhaupt?
Wie jeder weiß ist der Ottomotor ein fremdgezündeter Verbrennungsmotor mittels Zündkerze, es gibt aber zwei abnormale Verbrennung wo dies nicht der Fall ist:
1. Glühzündung (Entzündung des Gemisches an heißen Stellen
z.B.: Zündkerze mit falschen Wärmewert, Ölablagerungen
usw.)
2. klopfende Verbrennung
Die Glühzündung ist die "ungefährlichere" für den Motor, da sie ungefähr wie eine zweite Zündkerze ist und die Verbrennung langsam abläuft, sie ist aber trotzdem unerwünscht, da sie unkontrolliert zu einem beliebigen Zeitpunkt auftritt.
Die klopfende Verbrennung ist eine plötzliche Selbstentzündung des noch unverbrannten Gemisches im Zylinder.
Es gibt 3 Einflussfaktor dafür:
1.betriebstechnische Gründe (Drehzahl, Last)
2.kraftstoffspezifische Gründe (Oktanzahl)
3.Geometrie (Brennraumform, Zündkerzenanordnung, Zylinderwandtemp.….)
Allgemein kann man sagen die Bereiche bei Vollast und niedrigen Drehzahlen sind klopf gefährdeter als hohe Drehzahlbereiche, warum werden Sie später erläutern.
Auswirkungen des Klopfens?
Dadurch das es eine plötzliche Entzündung des Gemisches ist, kommt es einer Detonation gleich und es treten Flammgeschwindigkeiten bis zu 1500m/s auf, welche um das 10fache höher sind, wie eine normale Flammenausbreitung im Motor. Diese Detonation führt zu einer hohen thermischen Belastung des Triebwerkes und auch zu Abtragungen von Material am Kolbenboden.
Die Zylinderwände werden in Schwingung versetzt und führen zu diesem klopfenden bzw. klingenden Geräusch.
Was verursacht Klopfen bzw. verhindert es?
Klopfen ist eine Selbstentzündung des Gemisches, dafür ist eine gewisse Energie notwendig. Normalerweise wird diese Energie für die Zündung von der Kerze bereit gestellt, aber in diesem Fall kommt sie durch die Verdichtung des Gemisches zustande. Die Verdichtung kommt einerseits durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens zustande und andererseits durch die Ausbreitung der Flammenfront, welche durch die Kerze entzündet wurde und eine „Druckwelle“ vor sich herschiebt. Irgendwann hat das sogenannte Endgas (noch nicht brennendes Gemisch) einen Zustand von Druck und Temperatur erreicht wo es sich selbstentzündet und schlagartig explodiert.
Wir definieren schnell 2 Dinge, damit wir die Maßnahmen besser beschreiben können:
tf... Zeit welche die Flammenfront der Zündkerze bis zum
Durchbrennen des gesamten Gemisches braucht, also
z.B. von Mitte des Zylinders bis an die Zylinderwände
tsz...Zeit von den Vorreaktionen im Endgas bis zur
Selbstentzündung
Also die Bedingung ist das tf
Maßnahmen zur Verringerung von tf :
- kompakte kleine Brennräume, die für kurze Brennwege
sorgen, kann auch durch zwei Zündkerzen z.B. erzeugt
werden
- leicht fettes Gemisch um 0.9 Lambda, da hier die
Brenngeschwindigkeit geringfügig höher ist
- Erzeugung einer hohen Gemischbewegung, wobei es
Grenzen gibt, da bei sehr hohen Verwirbelungen die Flamme
ausgeht. Dies ist auch ein Grund warum hohe Drehzahlen
weniger Klopfneigung haben, da die Verwirbelungen dort sehr
viel größer sind als die bei kleinen Drehzahlen.
Daher werden auch sogenannte Quetschkanten bei den
Kolben konstruiert, die die Verwirbelung im
Zylinderwandbereich erhöhen, welcher ja am Klopf
gefährtesten ist.
Einflüsse auf tsz:
- Ansaugzustand (p1,T1), sollte eine tiefe Temperatur und
Druck aufweisen um tsz zu verringern. Ein hoher Druck führt
nämlich auch zu einer leichteren Entzündung
- Verdichtungsverhältnis, sollte gering sein
- Zündzeitpunkt sollte nach spät also näher zu OT verstellt
werden (dies macht die Klopfregelung zum Beispiel)
Was können wir nun darauß lernen:
Klopfen ist ein sehr wichtiger Punkt, der uns die Leistungsgrenze des Ottomotors nach oben beschränkt. Wir können nur schauen, dass wir bei unseren gegebenen Motoren, wenn wir Probleme mit Klopfen haben und wir keine Leistungseinbuße erfahren wollen, die Ansauglufttemperatur senken (Ladeluftkühler), Einspritzung von kühlenden Flüssigkeiten z.B. Wasser/Alkoholgemische oder dass wir das Gemisch anfetten um somit die Kühlung zu erhöhen bzw. die Flammgeschwindigkeit zu erhöhen.
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