Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
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Autor Thema: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?  (Gelesen 1841 mal)

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4Taktix

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Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« am: 12 September 2018, 07:54:55 »

Moin Foristi,
mal angenommen, ein Konstrukteur ersinnt einen Motor völlig neu. ( Einzylinder-Viertakt-ohv, logisch ;-)  )
Nach welchen Kriterien legt er die Drehzahlgrenze fest ?
Gibt es da Richtwerte ? Kolbengeschwindigkeit ? Was noch ?
Oder wird das empirisch ermittelt ? ( Testlauf, bis es kracht, und dann "eine Schüppe weniger" ? )

Gruß,
Sascha
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Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« am: 12 September 2018, 07:54:55 »

Timmmäh

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #1 am: 12 September 2018, 08:34:22 »

Begrenzt nicht hauptsächlich der Ventiltrieb die Drehzahl?
Stoßstangenmotoren mit vielen Bauteilen und entsprechenden Spiel zwischen den Bauteilen sind nicht so Drehzahlfest und entsprechend elastisch.

Motoren mit oben liegender NW haben da doch ganz andere Grenzen?

Grüße
Tim
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R25-2-3-7Hartmut

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #2 am: 12 September 2018, 08:54:41 »

Es ist hauptsächlich die Kolbengeschwindigkeit.
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Einzylindär

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #3 am: 12 September 2018, 09:07:32 »

Morgen.

Es sind auch die Ventilfedern.Die Ventile,  bzw. Stößel müssen immer dem Nocken folgen und dürfen nicht abheben.

Gruß Stefan
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Timmmäh

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #4 am: 12 September 2018, 10:21:57 »

Es ist hauptsächlich die Kolbengeschwindigkeit.

Und wie ist das dann bei hochdrehenden Japanern gelöst?
Die sind doch schnell mal bei 14.000 U/min

Grüße
Tim
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Josler

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #5 am: 12 September 2018, 10:26:22 »

Die Japsen haben eben viele viele kleine leichte Ventile und heutzutage kürzeste Hübe habe die  :)
Grüße Hubert
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Leute , versauft nicht euer ganzes Geld , trinkt lieber n´Bier !

KPS

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #6 am: 12 September 2018, 10:42:28 »

Und 14.000 U/min schafft man nicht mit einem ohv Motor. Ohc, dohc oder sogar desmodronik sind dann Pflicht.

Gruß KPS
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Timmmäh

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #7 am: 12 September 2018, 10:46:36 »

Und 14.000 U/min schafft man nicht mit einem ohv Motor. Ohc, dohc oder sogar desmodronik sind dann Pflicht.

Gruß KPS

Das ist schon klar.
Aber hier ging es mir um die von Hartmut angesprochene Kolbengeschwindigkeit.

Grüße
Tim
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Tino

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #8 am: 12 September 2018, 13:20:50 »

Und 14.000 U/min schafft man nicht mit einem ohv Motor. Ohc, dohc oder sogar desmodronik sind dann Pflicht.

Gruß KPS
Alle OHCs und DOHCs sind OHV Motoren, aber nicht alle OHV Motoren sind OHCs und DOHCs  ;)
Also kann ein OHV schon 14.000U/min schaffen.

Der primäre Parameter zur Auslegung eines Motors ist die mittlere Kolbengeschwindigkeit. Die Grenze lag zu meiner Studienzeit bei 20m/s, ist aber in der F1 mittlerweile bei ca. 25m/s angekommen.
Alle anderen Komponenten haben sich in ihrer Auslegung dieser Grenze zu unterwerfen.
Obwohl es da eine weitere Beschränkung gibt. Man kann des Hub nicht beliebig klein machen, weil man irgendwann keinen vernünftigen Gasladungswechsel mehr hinbekommt.
Gruß Tino
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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #9 am: 12 September 2018, 13:40:01 »

Die Grenze lag zu meiner Studienzeit bei 20m/s, ist aber in der F1 mittlerweile bei ca. 25m/s angekommen.

Die mittlere Kolbengeschwindigkeit einer R27, dem "Drehzahlmonster" liegt übrigens bei knapp 17m/s!
Gruß
Rainer
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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #10 am: 12 September 2018, 15:11:25 »

In Anbetracht der Tatsache, dass der Kolben in den Totpunkten stillsteht bedeutet das für die maximale Geschwindigkeit (ungefähr in der Mitte des Zylinders) also ...

Bernd
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4Taktix

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #11 am: 12 September 2018, 15:28:43 »

mittlere Kolbengeschwindigkeit x Faktor 1,6   (Daumenwert)
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schraubenkoenig

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #12 am: 13 September 2018, 08:14:33 »

mittlere Kolbengeschwindigkeit x Faktor 1,6   (Daumenwert)

genau- da gibt's die kritische Kolbengeschwindigkeit, bei der der Ölfilm abreisst. Das ist eigentlich der Hauptknackpunkt. Den Rest kann man drumrumbauen...
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4Taktix

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #13 am: 13 September 2018, 21:29:45 »

Klingt alles plausibel, und ist bestimmt nach bestem Wissen und Gewissen, was Ihr schreibt.

ABER: ich habe mal etwas herumgerechnet und komme zu dem Schluss, dass die mittlere Kolbengeschwindigkeit bei unseren 250ern NICHT der limitierende Faktor
sein kann !!!  ( der fiktiv konstruierte Motor war natürlich der 250 ccm OHV-Einzylindermotor von BMW )   ;)

Mittlere Kobengeschwindigkeit:  ( Hub mm x Drehzahl ) / 30.000  -->  (68 x 9000) / 30000 = 20,4 m/s   --> Die 20m/s werden bei knapp 9000 U/min erreicht

Die theoretische Geschwindigkeit dazu errechnet sich wie folgt:
U/min x Radumfang m x 60 / (Gesamtübersetzung x 1000) = Geschwindigkeit
Radumfang eines Heidenau K34 3.25 x 18 = 1,95m
-> 9000 x 1,95 x 60 / (6,41 x 1000) = 164 km/h  (ja, ich habe ein paar Nachkommastellen unterschlagen, die machen den Kohl nicht fett )

Klar erreicht keine Serien-250er BMW über 160 km/h, weil einfach die Leistung nicht da ist.
Aber wer Bock hat, kann ja mal ausrechnen, wie schnell man bei 9000 U/min im ersten Gang fahren können müsste.
Dazu bin ich zu faul, und mir ist auch so schon klar, dass der limitierende Faktor vorher zuschlägt.
Das dürfte nach der Rechnung oben wohl jedem klar geworden sein.

Damit wären wir wieder bei meiner Eingangsfrage.
Dem Konstrukteur muss dieses Limit bekannt gewesen sein, sonst gäbe es keine Schaltmarken, und keine "höchstzulässige Geschwindigkeit"
Die mittlere Kolbengeschwindigkeit kann als Limit wohl ausgeschlossen werden.
Was genau ist es dann, das vor dem Fahrversuch aus der Konstruktion hervorgeht ?

Ein schöner "Brocken" Theorie, wa ?!  :D

Gruß,
Sascha
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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #14 am: 13 September 2018, 22:17:15 »

Hallo.
Wie schon geschrieben ist es der Ventiltrieb. Den kann man rechnen bezüglich Drehzahlfestigkeit. Alle Massen im Ventiltrieb müssen beschleunigt und auch wieder abgebremst werden, wenn der Stößel über die Nockenspitze ist.
Deshalb muss man bei Tuningnockenwellen mit mehr Hub und höheren Ventilbeschleunigungen auch oft härtere, bzw verstärkte Ventilfedern verwenden. Oder durch die Verwendung von leichten Bauteilen wie Federteller aus Titan, leichte Stößel und Stößelstangen Gewicht sparen, damit die vorhandene Federkraft ausreicht.

Einzylinder Zweiventiler = große und schwere Ventile im großen Zylinder.

Es gab in den 60ern auch eine Honda Rennmaschine mit 250 Kubik -Sechszylinder. Die hatte Nenndrehzahl 18000....

Lies mal im Buch Klacks schraubt an BMW Einzylindern. Da steht bei den Nordschleifentestfahrten auch was von Venilschnarren jenseits der 8500 Umdrehungen. Damit meint er Ventilflattern!

Gruß
Stefan, der Einzylindär
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4Taktix

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #15 am: 13 September 2018, 22:49:29 »

Wie schon geschrieben ist es der Ventiltrieb. Den kann man rechnen bezüglich Drehzahlfestigkeit.
Der zweite ist der entscheidende Satz ! Ich vermute mal, dass diese "Rechnung" wg. der vielen beteiligten Bauteile recht komplex ausfällt ?
Mit anderen Worten: Der Konstrukteur hat den Ventiltrieb bezügl. Drehzahlfestigkeit so ausgelegt, dass bei der gegebenen Motorleistung dieser Drehzahlbereich
im 4. Gang unter normalen Umständen niemals erreicht wird. Für die anderen 3 Gänge zeigen die Schaltmarken die Drehzahlgrenze an, bis zu der gefahrlos
"gedreht" werden kann.
OK, dann heisst es beim Leistungstuning also: Entweder ganz viel Rechnen, oder doch "empirisch"   ;D
(Habe meine Kipphebel schon erleichtert, nur ist es eben schwer zu beziffern, wieviel "mehr" Drehzahl diese Maßnahme möglich macht)
Immerhin ist sicher, dass es "mehr" ist als Serie, allein das "wieviel" bleibt spannend.

Danke und Gruß,
Sascha

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schraubenkoenig

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #16 am: 14 September 2018, 08:26:31 »

Ich habe gesagt, man kann alles um die Kolbengeschwindigkeit drumrumbauen. Warum das jetz falsch ist?  ...keine Ahnung.

An dieser Geschwindigkeit kann ich nichts ändern.

Also: mehr Drehzahl- kürzerer Hub und entsprechender Ventiltrieb. ( kaum machbar bei uns...)

Daß unsere Eimer den falschen Ventiltrieb mit viel zu viel oszillierender Masse haben, limitiert die Drehzahl halt auch dort, weil das irgendwann zu schwingen beginnt und die Steuerzeiten völlig im Gulasch sind.


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Fastnachter

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #17 am: 14 September 2018, 09:11:16 »

Sach mal Sascha: Was hast du eigentlich vor?
Altes Uni-Wissen auffrischen?
Drehzahlmonster bauen?

Bin neugierig!

Gruß

Jan.

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #18 am: 14 September 2018, 10:26:55 »

Bei 9.000 UpM ist eine R27 im 1. Gang mit 42 km/h, im 2. Gang mit 85, im 3. mit 125 und im 4. mit 165 unterwegs.
Bernd
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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #19 am: 14 September 2018, 10:49:54 »

Ich habe gesagt, man kann alles um die Kolbengeschwindigkeit drumrumbauen. Warum das jetz falsch ist?  ...keine Ahnung.
Moin Oliver, 
"falsch" habe ich ja nicht geschrieben. Deine Aussage ist ja grundsätzlich richtig, nur ist die KG bei unseren 250ern eben NICHT der limitierende Faktor,
und um den geht es mir in diesem Fred. Wenn "Alles"  ;)  drumherum gebaut wäre, müsste der komplette Ventiltrieb anders konstruiert sein.
Moin Jan,
ich will souverän LKW überholen können und auf längeren Touren die Reisegeschwindigkeit erhöhen, ohne dafür "am Anschlag" fahren zu müssen.
R26-Motor mit Langhubwelle ist quasi "beschlossene Sache", und da ist mir beim Grübeln über das für und wider doch aufgefallen,
dass sich durch den größeren Hub die mittlere Kolbengeschwindigkeit um ca. 5,9% erhöht.
Und da will ich einfach mal Zahlen haben, um einschätzen zu können, bis wohin ich "auf der sicheren Seite" bin, und ab wo es kritisch wird.
mittlere Kolbengeschw. für Hub: ( Radumfang mit 1,95m gerechnet)
Hub:                               68mm               72mm          Geschw.
6000 U/min                     13,6 m/s           14,4 m/s      109 km/h
7000 U/min                     15,9 m/s           16,8 m/s      128 km/h
8000 U/min                     18,1 m/s           19,2 m/s      146 km/h
9000 U/min                     20,4 m/s           21,6 m/s      164 km/h

So, jetzt habe ich das Zahnradtripel für das 12% längere Getriebe iiegen und überlege, und überlege, und überlege......
Und da habe ich gedacht, ich beziehe Euch mit ein für die Dinge, die ich nicht einschätzen kann, die vielleicht auch noch niemand überhaupt in seine
Überlegungen einbezogen oder gefragt hat.

Gruß,
Sascha






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Stefan

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #20 am: 14 September 2018, 10:56:04 »

(Habe meine Kipphebel schon erleichtert, nur ist es eben schwer zu beziffern, wieviel "mehr" Drehzahl diese Maßnahme möglich macht)

Je nachdem, wie und wo Du die erleichtert hast, kann das auch zu einem langfristigen Weniger an Drehzahl führen.

Wenn Du es abschätzen willst, mache doch einmal den ganz einfachen Ansatz über die Massen der einzelnen Bauteile (Ventile, Kipphebel, Stoßstangen, Führungen). Annahme: Alle diese Bauteile machen etwa gleichlange Wege und Beschleunigungen mit. Gesamtmasse vorher und nachher vergleichen. Da müßten schon nennenswerte Einsparungen >10 % herauskommen, bis Du eine spürbare mögliche Drehzahlerhöhung erreichst.

... nur ist die KG bei unseren 250ern eben NICHT der limitierende Faktor, ...

Wenn Du nur das Versagen bei einmaliger Überschreitung der "Grenzdrehzahl" meinst, kann das stimmen. Die Konstrukteure haben damals sicher auch die Lebensdauer mit in ihre Überlegungen einbezogen. Wenn Du mit Deiner Kiste 100.000 Km fährst, was hast Du dann wie oft revidiert?

Gruß
Stefan
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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #21 am: 14 September 2018, 11:24:35 »

Je nachdem, wie und wo Du die erleichtert hast, kann das auch zu einem langfristigen Weniger an Drehzahl führen.
Was meinst Du Stefan, sprichst Du vom Bruch ?

Wenn Du nur das Versagen bei einmaliger Überschreitung der "Grenzdrehzahl" meinst, kann das stimmen. Die Konstrukteure haben damals sicher auch die Lebensdauer mit in ihre Überlegungen einbezogen. Wenn Du mit Deiner Kiste 100.000 Km fährst, was hast Du dann wie oft revidiert?
Ich kann Dir nicht folgen - was soll mir das sagen ?

anbei noch was zum gucken, auch wenn ich damit noch weit entfernt von den 10% bin, dafür hat's nix gekostet, ausser Zeit und etwas Überlegung.
Und Spass hat's auch noch gemacht  :D

Gruß,
Sascha
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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #22 am: 14 September 2018, 11:47:43 »

Dein polierten Teile sind so hübsch da solltest du Glasdecke draufmachen.
Ansonsten find ich deine herangehensweise seeeehr geil. Einfach mal machen.... Genau meine Art.
Man merkt das die Vmax von 95kmh die letzten Jahre an dir gefressen haben :-)
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Gruß Manuel



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Einzylindär

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #23 am: 14 September 2018, 13:52:15 »

Hallo.

Beim Ventiltrieb musst du bei den Kippheneln das Massenträgheitsmoment und NICHT das Gewicht nehmen.Von den Ventilfeden nimmt man wenn ich mich recht erinnere 1/3 des Gewichts.

Ok. Jetzt verstehe ich auch dein Anliegen.

Durch den längeren Hub hast du mehr Kolbengeschwindigkeit. Aber keitisch ist das  nicht. Bedenke, daß auch die Öle weiterentwickelt wurden und die Grenzen dadurch verschoben sind.

Grundsätzlich verlängert man die Übersetzung bei Leistungssteigerung, wenn die Nenndrehzahl gleich oder ähnlich bleibt. Baut man beispielsweise nur eine scharfe Nockenwelle ein, wodurch die Nenndrehzahl von 5000 auf 6000 steigt, dann darf man nicht länger übersetzen. Evtl. sogar kürzer, damit der Motor ausdrehen kann. Sonst bringt dir die Leistung nichts....
Üblicherweise wählt man die Übersetzung so, daß im 4. Gang die Nenndrehzahl erreicht,  bzw. sogar leicht überschritten wird um noch was Reserve für Gegenwind, Steigung, usw. zu haben.

Grundsätzlich ist Drehzahlabsenkung immer gut,um die Mechanik zu schonen. Ebenso wie gutes, sauberes und kühles Öl. Filter/Kühler

Überlegst du ob du das Zahnradtripel brauchst?

Ich würde aber gerne eins haben,  da ich schon mittelfristig Richtung 300 Kubik gehen würde...

Gruß Stefan, der Einzylindär
« Letzte Änderung: 14 September 2018, 13:55:34 von Einzylindär »
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Stefan

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #24 am: 14 September 2018, 15:37:37 »

Was meinst Du Stefan, sprichst Du vom Bruch ?

Ja. Aber wenn Du es richtig machst und die Kerbwirkung verringerst brauchst Du gar nicht soviel Material einzusparen.

Ich kann Dir nicht folgen - was soll mir das sagen ?

Die Überlastung eines Bauteils ist selten digital. Z.B. bis zur max. zulässigen Kolbengeschwindigkeit von 17 m/s hält alles ewig, und bei 17,01 m/s – zack – reißt der Schmierfilm ab und der Kolben frißt. So ist es ja nicht. Der Verschleiß erhöht sich und der Kolben (-schaft, -ring) versagt irgendwann früher als geplant/erhofft/berechnet/empirisch an 3 Vorserienmotoren ermittelt.

anbei noch was zum gucken, auch wenn ich damit noch weit entfernt von den 10% bin, dafür hat's nix gekostet, ausser Zeit und etwas Überlegung.
Und Spass hat's auch noch gemacht  :D

Ich kann mal unsere Glasapparatebauer fragen, ob sie Dir zwei gläserne Ventildeckel machen.

Beim Ventiltrieb musst du bei den Kippheneln das Massenträgheitsmoment und NICHT das Gewicht nehmen.Von den Ventilfeden nimmt man wenn ich mich recht erinnere 1/3 des Gewichts.

OK, nicht Gewicht, sondern Masse. Oder doch das Massenträgheitsmoment, aber dann auch bei den anderen Bauteilen nicht das Gewicht nehmen, sonst haut das mit den Einheiten nicht mehr hin.

Ansonsten wie Anulu sagt:

Einfach mal machen....

Gruß
Stefan




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berndr253

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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #25 am: 14 September 2018, 17:36:17 »

Sascha,mach Dir keine Gedanken über die Kolbengeschwindigkeiten und die Gewichte der Stößelstangen usw.

Mit der 72er Welle und ggf. 300 Kubik kannst Du mit dem langen Getriebe am Hahn drehen wie Du magst - wirst, wenn Du nicht bergab eine Autobahn runterhechelst nie nicht über "echte" 120 km/h kommen. Dann liegst Du mit dem langen Getriebe bei ca. 6000 UpM.

Mit dem Fahrwerk der /3 ist das aus mehr als genug - ich sehe den 4. Gang als Overdrive - wenns ums Beschleunigen geht kannst Du, wenn Du den Dritten auf 6.500 UpM hochziehst bei 100 km/h. Das sollte reichen um einen Trecker auf der Landstraße zügig überholen zu können.

Du wirst mit dem langen Getriebe keine Drehzahl brauchen - Da brauchst Du Drehmoment und wie schrub schon Odeon8 sehr richtig "Hubraum ist durch nichts zu ersetzen als durch Hubraum"
In diesem Sinne - mit dem 26er Triebwerk und dem 69 oder 70er Kolben bist Du schon auf dem richtigen Weg. Ich habe mit meiner /3 sehr gute Erfahrungen mit einem 26-er Vergaser gemacht (sowohl BING als auch Blitz).

LG

Bernd
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Re: Welche Kriterien für "roten Bereich" ?
« Antwort #26 am: 16 September 2018, 15:13:35 »

Sascha...bevor es an die kritische Kolbengeschwindigkeit geht.macht schon der Rest Ärger....da schnattern die Ventile, da biegen sich die Stösselstangen etc.....so hoch bekommst du ihn gar nicht gedreht....
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und wieder know-how... kostenlos....dürfen sich sogar Werkstätten abgreifen

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