Alles was ich zu den Themen Leistungssteigerung sagen kann, ist stets aus zuverlässigen Quellen stammen. D.h entweder habe ich diese Dinge in meiner nunmehr 6 Jährigen Schrauberzeit selbst ausprobiert, oder ich habe Sie mir über Fachliteratur angeeignet ( zu erwähnen seien hier unter anderem Hack, Indra,
Hütten, Amede Gordini " Der Hexer " ) oder aber ich habe Sie von Schrauberkollegen mit denen ich Lange zusammenhänge.
Beginnen möchte ich heute mit dem der Frage " Wo kommt die Leistung her ?" Zum einen ist dies ein guter Einstieg, zum anderen grassierte hier vor kurzem mal wieder etwas über das ich mich geärgert habe ( falsche Formeln etc. ).
P.S werde mich noch mal mit dem Admin in Verbindung setzen wegen des hochladens von Skizzen/Zeichnungen etc.
Die vier Arbeitstakte des Ventilgesteuerten Viertakt Ottomotor
1. Ansaugtakt
Das Auslaßventil ist durch den Druck der Ventilfeder geschlossen, das Einlassventil wird durch einen Mechanismus geöffnet. Der Kolben bewegt sich abwärts, das Zündfähige Luft/Kraftstoffgemisch wird durch das Ansaugsystem in den Zylinder gesaugt.
2. Verdichtungstakt
Bei geschlossenen Ventilen wird das Luft/Kraftstoffgemischdurch den nach oben gehenden Kolben zusammengedrückt (komprimiert)
3. Arbeitstakt
Bei geschlossenen Ventilen entzündet der Funke der Zündkerze kurz vor erreichen des oberen Totpunkt (OT) das Gasgemisch. ( Bei Dieseln entzündet sich das Gemisch aufgrund des hohen Drucks und der aus der hohen komprimierung resultierenden Wärme von selbst). Das Gasgemisch verbrennt, der Druck der Verbrennungsgase treibt den Kolben nach unten.
4.Ausstoßtakt
Bevor der Kolben seinen unteren Totpunkt erreicht hat (UT) wird das Auslaßventil geöffnet. Durch den im Zylinder herschenden Überdruck und die folgende aufwärtsbewegung des Kolben werden die Verbrennungsgase aus dem Zylinder gedrückt, nach dem schließen des Auslaßventils wird wieder das Einlaßventil geöffnet und der Vorgang beginnt von neuem.
Es ist festzuhalten, daß die Fähigkeit eines Motors, aus einer im Brennstoff enthaltenen Wärmemenge eine bestimmte Leistung zu erzielen mit wachsender Verdichtung zunimmt(Genaueres zum Thema Verdichtungsverhältniss später). Da der Verbrennungsdruck während des Verbrennungsvorgangs nicht konstant ist, sondern steil bis zum Höchstwert ansteigt und dann wieder abfällt hat mann den Begriff des " Mittleren Verbrennungsdruck" kurz Mitteldruck genannt eingeführt. Dieser bewirkt das sich der Kolben nach unten bewegt und über die Pleulstange auf den Kurbelzapfen der Kurbelwelle der als Hebelarm wirkt eine Kraft ausübt. Eine an einem Hebelarm angreifende Kraft bedeutet jedoch nichts anderes als ein Drehmoment (abgenommen am Kurbelwellenende ). Das Drehmoment ist um so größer,je höher der Verbrennungsdruck ist (proportional). Wesentlich ist jedoch auch das der im Brennraum herschende Verbrennungsdruck sich um den Reibungsdruck ( Reibungsverluste durch Lager, Kolben u. Ventiltrieb) verringert. Dies wird auch als mechanischer Verlust bezeichnet.Das an der Kurbelwelle entstehende Drehmoment entspricht also dem auf den Kolben einwirkenden Verbrennungsdruck. Das Drehmoment eines Motors Md, bei gegebenem Mitteldruck, ist um so größer, je größer der Hubraum wird.
Einfache Formel: Md= Pm*VH*(K)
Md ist das Drehmoment
Pm der effektive Mitteldruck (Reibungsverluste schon berücksichtigt
VH ist der Hubraum
K ist eine Formelkonstante (internationales Maßsystem SI).
Bei jedem Expansionshub eines Kolbens wird also ein bestimmtes Drehmoment aufgebracht. Also gilt das die Leistung eines Hubkolbenmotors um so größer ist, je öfters ein solcher Expansionshub stattfindet. Die häufigkeit steigt logischerweise mit der Drehzahl. Daraus ergibt sich das die Leistung eines Verbrennungsmotors von 2 Faktoren abhängig ist, nämlich von Drehmoment und Drehzahl. Diese Überlegung läßt sich in folgende Formel fassen:
P=Md * n /K
P= Leistung in KW
Md = Mitteldruck
n= Drehzahl in U/min
K= Konstante
Oder aber
P=pm*VH*n/K
pm= effektiver Mitteldruck
VH= Hubraum
n= Drehzahl
K= Konstante
Hieraus ersieht mann deutlich welche Maßnahmen nötig sind, um die Leistung eines Motors zu erhöhen.
- Den Hubraum vergrößern
- Den Mitteldruck erhöhen
- Die Drehzahl anheben
Für die Ermittlung der Leistung P in Kw ergibt sich folgende Formel (Internationale Norm) :
Leistung in Kw (P)= Drehmoment*Drehzahl/Konstante(9550)
Dabei gelten die Dimensionen des Internationalen Maßsystems:
Leistung P in Kw
Drehmoment Md in Nm
Drehzahl n in U/min
K=Konstante für Viertaktmotoren.
Aus allem ergibt sich also folgende Erkenntniss, man kann Leistung nicht gegen Drehmoment setzen, ohne Drehmoment ist keine Leistung möglich (setzt einfach mal in die Formel den Wert Null beim Drehmoment ein)
Das höhere Drehmoment beim Diesel resultiert also nur Aufgrund des wesentlich höheren Mitteldruckes.
So, das soll für den Einstieg und die Grundlagen vorab erst einmal reichen. |
