Zeitquerschnitt und Gasmitteldruck

[gamma]

Hallo Forum

Ich lese derzeit immer öfter die Begriffe "Zeitquerschnitt" und "Gasmitteldruck"

der Zeitquerschnitt setzt sich wohl aus der Steuerzeit(zeit) und der Fläche(querschnitt) des jeweiligen Kanals zusammen und beeinflussen dadurch die Leistung,jedoch anscheinend NICHT in abhängigkeit zur Drehzahl?!

bei uns in der Mofaecke gelten ja die alt eingefahrenen grundsätze "lange Auslasszeit in Verbindung mit großem VA = hohe Spitzeleistung,schmales Drehzahlband bei hoher Drehzahl"dem ist aber anscheinend nicht so...

Der Gasmitteldruck ist wohl soetwas wie die effektive Verdichtung eines Motors?

und wird beeinflusst von der Auslasssteuerzeit und der geom. Verdichtung des Motors.

Ich blicke bei diesem Thema noch nicht wirklich durch und ich hoffe ihr könnt mir da endlich Durchblick verschaffen.

ich hoffe amazombie und die anderen Spezialisten können mir helfen

Danke im voraus und gruß gamma

[reelay]

Ich kann dir nen bischen was zum effektivem Mitteldruck sagen:

Def.: Auf das Hubvlumen bezogene Arbeit(Gasarbeit) für einen Zyklus(2 Takte)

Wird normalerweise in Bar angegeben, entspricht multipliziert mit nem Faktor(1/2 oder 1/2pi, weiß nich) dem Drehmoment.

Wird erhöht durch den Füllungsgrad.

Bearbeitet 18. April 2009 von reelay

[Fuebsen]

Hier mal die Formel für den effektiven Mitteldruck (pe):

- Pe ist die effektive Leistung

- Vh Hubvolumen

- i ist beim Zweitakter 1, beim Viertakter 2

Rest dürfte klar sein.

Der Mitteldruck ist ein wichtiger Vergleichswert für Verbrennungsmotoren.

Bearbeitet 18. April 2009 von Fuebsen

[Lucifer]

Formeln sind zwar immer nett, sollten aber wenigstens richtig wiedergegeben werden.... ;)

Entscheidend ist vielmehr, daß man sich mal die zusammenhänge zw. Leistung, Drehmoment und Drehzahl verinnerlicht:

Leistung (als Funktion von der Drehzahl!) ist nämlich direkt proportional der jeweiligen Drehzahl mal dem bei dieser Drehzahl anliegenden Drehmoment!

Viel Leistung kommt also entweder durch viel Drehzahl u/o. viel Drehmoment! Hast du rel. viel Drehmoment bei wenig Drehzahl (Dieselkraxn!) hast du ebenso ein Leistungsproblem wie wenn du zwar hohe Drehzahlen erreichst aber dabei nur noch wenig Drehmoment hast. Daß letztlich die Zwischentöne entscheiden, versteht sich....

Das Drehmoment selbst hängt natürlich von der durch den Verbrennungsdruck auf den Kolben ausgeübten Kraft ab; hier wird oft der Mittendruck zitiert, welcher jedoch m.M. stark überbewertet wird: es handelt sich ja eben um einen Mittelwert! Für die Motorgesundheit bzw. die Performance entscheidender ist meist ein Druckverlauf über das Drehzahlband während einer KW-Drehung, was uns jedoch nur bei Messung mittels Drucksensoren im Zylinder auf einem gebremsten Dyno zugänglich wäre. Beim Zweitakter wird der "Mittendruck" ja ganz erheblich von der (drehzahlabh.) Auspuffresonanz definiert, welche bekanntlich die halbe Miete guten 2Takt-Tunings ist! Da es sich bei einem Motor um ein System gekoppelter Schwingungen zw. Ansaugbereich und Dämpferende handelt, sollten sich diese möglichst unterstützen und nicht torpedieren....

Zeiquerschnitt: ist extrem drehzahlabhängig, da definiert durch den effektiven Kanalquerschnitt (also senkrecht der Strömungsrichtung gemessen!) mal der Zeit, die der Kanal bei eienr best. Drehzahl offen ist!

Am besten vorstellen kannst du dir das anhand eines Gedankenmodells: nimm die Tür(en) eines Veranstaltungssaals und bedenke, daß du da eben nur eine bestimmte Anzahl Besucher/Zeit durchschleusen kannst. Daraus ergibt sich die Zeit die du zur Füllung bzw. Räumung des Saals benötigst.

Beginnst du nun, die Türen immer rascher zu öffnen und schließen, werden irgendwann gar keine Besucher mehr rein &raus gehen können ;); das ist der Punkt, wo - auf den Zylinder bzw. dessen Spülung übertragen - nix mehr geht, sprich der Besucher.- bzw. Gaswechsel zusammenbricht . Klar wird auch, daß Einlaß.- und Auslaßzeitquerschnitt harmonieren müssen: andernfalls geht der Veranstaltungssal im Extremfall entweder über oder bleibt leer ;), bzw. wird nicht optimal ausgenutzt..... - das klassische Minusschrauber-Ergebnis bei p'n'p "Tunings"....

Alles klar?

[gamma]

Formeln sind zwar immer nett, sollten aber wenigstens richtig wiedergegeben werden.... ;)

Entscheidend ist vielmehr, daß man sich mal die zusammenhänge zw. Leistung, Drehmoment und Drehzahl verinnerlicht:

Leistung (als Funktion von der Drehzahl!) ist nämlich direkt proportional der jeweiligen Drehzahl mal dem bei dieser Drehzahl anliegenden Drehmoment!

Viel Leistung kommt also entweder durch viel Drehzahl u/o. viel Drehmoment! Hast du rel. viel Drehmoment bei wenig Drehzahl (Dieselkraxn!) hast du ebenso ein Leistungsproblem wie wenn du zwar hohe Drehzahlen erreichst aber dabei nur noch wenig Drehmoment hast. Daß letztlich die Zwischentöne entscheiden, versteht sich....

Das Drehmoment selbst hängt natürlich von der durch den Verbrennungsdruck auf den Kolben ausgeübten Kraft ab; hier wird oft der Mittendruck zitiert, welcher jedoch m.M. stark überbewertet wird: es handelt sich ja eben um einen Mittelwert! Für die Motorgesundheit bzw. die Performance entscheidender ist meist ein Druckverlauf über das Drehzahlband während einer KW-Drehung, was uns jedoch nur bei Messung mittels Drucksensoren im Zylinder auf einem gebremsten Dyno zugänglich wäre. Beim Zweitakter wird der "Mittendruck" ja ganz erheblich von der (drehzahlabh.) Auspuffresonanz definiert, welche bekanntlich die halbe Miete guten 2Takt-Tunings ist! Da es sich bei einem Motor um ein System gekoppelter Schwingungen zw. Ansaugbereich und Dämpferende handelt, sollten sich diese möglichst unterstützen und nicht torpedieren....

Zeiquerschnitt: ist extrem drehzahlabhängig, da definiert durch den effektiven Kanalquerschnitt (also senkrecht der Strömungsrichtung gemessen!) mal der Zeit, die der Kanal bei eienr best. Drehzahl offen ist!

Am besten vorstellen kannst du dir das anhand eines Gedankenmodells: nimm die Tür(en) eines Veranstaltungssaals und bedenke, daß du da eben nur eine bestimmte Anzahl Besucher/Zeit durchschleusen kannst. Daraus ergibt sich die Zeit die du zur Füllung bzw. Räumung des Saals benötigst.

Beginnst du nun, die Türen immer rascher zu öffnen und schließen, werden irgendwann gar keine Besucher mehr rein &raus gehen können ;); das ist der Punkt, wo - auf den Zylinder bzw. dessen Spülung übertragen - nix mehr geht, sprich der Besucher.- bzw. Gaswechsel zusammenbricht . Klar wird auch, daß Einlaß.- und Auslaßzeitquerschnitt harmonieren müssen: andernfalls geht der Veranstaltungssal im Extremfall entweder über oder bleibt leer ;), bzw. wird nicht optimal ausgenutzt..... - das klassische Minusschrauber-Ergebnis bei p'n'p "Tunings"....

Alles klar?

danke für diesen beitrag!

das heißt bei höherer drehzahl muss die kanal fläche und/oder die steuerzeit vergrößert/verlängert werden?

ist das im prinzip alles?

kann man dann grundsätzlich an der "alten schrauberweißheit" so viel fläche wie möglich so viel steuerzeit wie nötig festhalten?

unter längeren steuerzeiten leidet ja (fast) immer der nutzhub,die effektive verdichtung und damit der gasmitteldruck?

doch die hier in der vespa gefahrenen teilweise (meiner ansicht nach) extrem langen auslasszeiten und dem damit verbunden großen vorauslass bei relativ moderaten drehzahlen macht mich etwas stutzig,ist anders der benötigte zeitquerschnitt nicht zu realisieren?

hat eventuell einer für mich eine formel zur berechnung des zeitquerschnittes?

im bönsch steht zwar eine formel bei dieser bekomme ich aber einen wert um 6 herraus obwohl ich gelesen habe da sollte ein wer um 0,1 rumkommen?

danke schoneinmal für die aufschlussreichen beiträge bis hierhin!

gruß gamma

[Lucifer]

tendenziell geht der Zeitquerschnitt mit zunehmender Drehzahl gegen Null.

Für Spitzenliterleistungen kommst du daher an hohen Drehzahlen nicht vorbei, weil du räumlich bzgl. der Kanalquerschnitte einfach begrenzt bist!

Zudem bringen niedrige und immer breiter werdende Kanäle hohe Strömungsverluste mitsich, und die Strömungen neigen immer mehr zu zerfließen; letzteres ist spülungstechnisch angeblich die größte Leistungsbremse. Kurzhubige Motoren haben zudem auch noch einige mechanische Probleme bzw. Limitierungen, ebenso wie zu langhubige Motoren. Das quadratische B/H Verhältnis hat sich diesbezüglich als recht guter Kompromiß herausgestellt.

Beim Zweitakter hast du außerdem die Möglichkeit, den Gaswechsel überwiegend durch die primäre Auspuffresonanz zu steuern; du brauchst dazu jedoch möglichst große Querschnitte ud kurze Gaswege. Damit lassen sich jedenfalls sehr gut fahrbare Motoren realisieren, mit beschränkter Drehzahl und mittelprächtiger Leistungsausbeute! Für unsere Motoren (mechanische Belastbarkeit!) reicht das Band aber allemal aus, wie Wolle mit seinen Konstruktionen ja mehrfach bewies!.

Nachdem unsere Motorkonstruktion recht lange Gaswege hat, dauert es eine Weile bis das Gas beschleunigt und wieder abgebremst wird,..., daher fahren wir in unseren Tuningkisten ungewöhnlich lange Steuerzeiten schon bei moderaten Drehzahlen. Die für diese Konstruktionslimits dennoch erreichten Leistungen sind jedoch schon recht hoch, wie ich meine!

Eine "Formel" für den Zeitquerschnitt gibt es nicht wirklich, da du für jeden einzelnen Kanal eines individuellen Zylinders die Hauptströmungsrichtung ermitteln mußt (eff.Kanalquerschnitt via Winkelfunktion des Kanalfensters berechnet) und dann mußt du checken, wieviel der Kanal bei der jeweiligen Postion des Kolbens freigegeben wird,....

Unter mehreren Winkeln einströmende ÜS - wie oft anzutreffen - zu berechnen ist ein hoher Aufwand.

Nimmst du das ernst, ist das eine kilometerlange Rechnerei, sofern du kein Simulationsprogramm zur Verfügung hast. Ich kannte nur eines für die alten Texas TI59, wobei man da aber auch den Zylinder bzw. die Kanäle sehr sehr genau vermessen mußte, und kleine Fehler dabei schon große Fehler im Ergebnis nachsich zogen. Wirklich "rechnen" tut sich der Aufwand wohl nur für prof. Zylinderentwickler...

Die ganze Rechnerei liefert dir letztlich nur einen Hinweis, wo ev. die Leistungsbremse eines Motors versteckt sein könnte. In der Realität wird sich wohl eine "falsche" Gestaltung einer Kanaloberkante, der Auslaßform,... etc, wesentlich gravierender und unmittelbarer auswirken, als es der "Zeitquerschnitt" für sich vermuten ließe...

[skinglouie]

Oder anders ausgedrückt: Die Strömungskapazität (Zeitquerschnitt) jedes einzelnen Kanals (Einlaß/Überströmer/Auslaß) fürs Gemisch/Abgas bei Nenndrehzahl ist die limitierende Grösse des möglichen Füllungsgrades und damit der Leistung (davon abhängig auch des Mitteldrucks). Da die grösstmögliche Auslaßbreite bei Vespamotoren durch die Stehbolzen limitiert ist wird versucht, auf Kosten des Nutzhubes mehr Zeitquerschnitt durch längere Auslasssteuerzeiten zu gewinnen.

Edit: Steuerzeiten, Zeitquerschnitt und BMEP werden in Bimotions Port&Pipe Excelsheet schön dargestellt.

Bearbeitet 21. April 2009 von skinglouie

[Lucifer]

wobei proggis immer nur so gut sind wie der, der sie programmiert hat und der, der die richtigen Daten eingibt ;)

Darüber hinaus ist es oft hilfreich zu wissen, welche Näherungsformeln dabei verwendet werden, etc..., wo und wie gerundet wird...

Wenn man das Prinzip dahinter nicht verstanden hat, ist jedes Programm wertlos! Und wenn man keine Ahnung hat, was und wie man das messen muß, und wo und wie man diese Parameter richtig im Programm einsetzt, nutzt dir das beste Programm genau: gar nix!

PS: und wenn die Stehbolzen DIE Leistungsbremse schlechthin unserer Motoren wären, müßten dutzendweise SF mit 40PS+ auf unseren Straßen herumdüsen ;)

Bearbeitet 21. April 2009 von Lucifer

[skinglouie]

PS: und wenn die Stehbolzen DIE Leistungsbremse schlechthin unserer Motoren wären, müßten dutzendweise SF mit 40PS+ auf unseren Straßen herumdüsen ;)

Wobei ja der Gerhard mit seinem Gertax (rotax123 Zylinder mit Adapterplatte, also keine Stehbolzenlimitation) bei glaub ich 35 PS am Hinterrad auf jeden Fall bei ü 40 PS an der Kurbelwelle angelangt ist, was unter anderem durchaus der unlimitierten Auslassführung des Zylinders zuzuschreiben ist.

Man bekommt einfach keinen vernünftigen Auslasszeitquerschnitt mit den Stehbolzen kombiniert mit niedriger Auslassteuerzeit hin.

Ausserdem leuchtet es überhaupt nicht ein, warum ein vor ca. 45 Jahren auf 1,5 PS konstruierter Rumpfmotor im Dutzend mit ü 40 PS auf der Strasse rumgurken soll, wenn nicht mal Aprilia mit einem 25 Jahre jüngeren Konzept (Aprilia RS 125, um beim selben Zylinder zu bleiben) gerade mal 32 PS an der Kurbelwelle für dauerhaft gesund hält - bei alle 15000km Zylinder überholen.

PS: und wenn die Stehbolzen DIE Leistungsbremse schlechthin unserer Motoren wären, müßten dutzendweise SF mit 40PS+ auf unseren Straßen herumdüsen ;)

Wobei ja der Gerhard mit seinem Gertax (rotax123 Zylinder mit Adapterplatte, also keine Stehbolzenlimitation) bei glaub ich 35 PS am Hinterrad auf jeden Fall bei ü 40 PS an der Kurbelwelle angelangt ist, was unter anderem durchaus der unlimitierten Auslassführung des Zylinders zuzuschreiben ist.

Man bekommt einfach keinen vernünftigen Auslasszeitquerschnitt mit den Stehbolzen kombiniert mit niedriger Auslassteuerzeit hin.

Ausserdem leuchtet es überhaupt nicht ein, warum ein vor ca. 45 Jahren auf 1,5 PS konstruierter Rumpfmotor im Dutzend mit ü 40 PS auf der Strasse rumgurken soll, wenn nicht mal Aprilia mit einem 25 Jahre jüngeren Konzept (Aprilia RS 125, um beim selben Zylinder zu bleiben) gerade mal 32 PS an der Kurbelwelle für dauerhaft gesund hält - bei alle 15000km Zylinder überholen.

[Lucifer]

rechne mal einen 136er und einen 211er durch, dann weißt du, was ich meinte ;)

rein rechnerisch ist (nicht nur) beim 211er der Auslaß jedenfalls definitiv nicht die primäre Bremse....

wenn du den Motor jedoch alleine via Auspuffreso zu steuern gedenkst, kommt der Auslaßform natürlich mehr Bedeutung zu....,

aber letztlich entscheidet immer die Summe der einzelnen Tuningschritte...

[rennvespe]

Wen man im GSF nach "Mitteldruck" sucht, dann findet man immer wieder dieses Topic. Drum grabe ich die Leiche nun aus und ergänze sie mit einem auf die schnelle zusammengebastelten Excel- file für die schnelle Mitteldruckberechnung, weil ich den Wert für einen schönen Vergleichswert von Motoren bzw. deren tatsächlicher, hubraumbereinigter Leistungsfähigkeit halte und nicht weiß wo ich das file sonst parken darf...

 

Optimalerweise und richtigerweise rechnet man mit der Kurbelwellenleistung. Da man die oft nicht hat, oder was auch immer, klatsche ich in meinem Fall einfach pauschal 2PS zu meiner Hinterradleistung dazu um zumindest halbwegs brauchbare respektive vergleichbare Absolutwerte zu erhalten. Ich habe im GSF öfters nach diesen Werten herumgesucht und bin halt meist auf 2 bis 3 PS Verlustleistung gekommen darum verwende ich einfach diese. Optimalerweise misst man sich aber die Verlustleistung beim Prüfstandlauf richtig mit heraus und rechnet dann damit.

 

Mitteldruckberechnung.xlsx

[minimax0_8]

Hallo Leute,

 

ich habe eine Frage zur Berechnung des Zeitquerschnitts. Es geht um die Berechnung des ZQS des Einlaßkanals an einem Schlitzgesteuerten Motor. Speziell geht es mir um die Berechnung der Öffnungszeit des Einlaßkanals. Die Öffungsdauer ist abhängig vom Steuerwinkel und der Drehzahl. Laut W. Bönsch dauert es eine Weile bis die Trägheit der Gassäule überwunden ist. Bis das Gas anfängt zu fließen hat sich die Kurbelwelle 20 bis 30 Grad weiter gedreht. Nun stellt sich mir die Frage ob ich für die Berechnung der Öffnungszeit die gemessene Steuerzeit verwende oder ob es sinnvoll wäre mit der effektiven Steuerzeit zu rechnen, als 20 bis 30 Grad abzuziehen.

[gertax]

Es ist üblich, hier die gemessene Steuerzeit zu verwenden, @minimax0_8

[minimax0_8]

Das ist schon mal gut zu wissen, trotzdem würde es mich noch interessieren warum nicht mit der effektiven Steuerzeit gerechnet wird.

[gertax]

Gerade eben hat minimax0_8 folgendes von sich gegeben:

Das ist schon mal gut zu wissen, trotzdem würde es mich noch interessieren warum nicht mit der effektiven Steuerzeit gerechnet wird.

 

einerseits:

Die für den Zeitquerschnitt vorliegenden Zielvorgaben wurden auch ohne "effektive Steuerzeit" bestimmt

 

und andererseits:

In Resonanz gibt es diese Gedenkpause nicht, da trifft das Gemisch genau dann am Schlitz ein wenn der aufgeht (die effektive Steuerzeit ist über das Drehzahlband alles andere als konstant, und messen kann man sie nur mit viel Aufwand).

[minimax0_8]

vielen Dank für Info