RGV Zylinderköpfe made by 3F's

Carsten (Aachen-germany) · 15. Mai 2013

Zitat

Original von moe589
Neuer:
der 2t unterliegt bei der klopfneigung letztlich den gleichen "restriktoren" hinsichtlich zündzeitpunkt wie der 4t.
ebenfalls ist die kopfform als halbkugel am besten, wobei das beim 4t aufgrund der ventile ja nur näherungsweise möglich ist.
dazu entfällt beim 2t der kühlende leerhub, vom gefühl müsste der 2t im vergleich zum 4t also etwas weniger frühzündung haben, damit er nicht klopfanfälliger ist.
das habe ich mir aber nurmal schnell zusammensimpeliert...

Kurvenparker:
nach pischinger liegt der wirkungsgradoptimale spitzendruck um 13-15° n.OT.
das ist eine nicht ganz unerheblich abweichung zu den von dir angegebenen 8°.
würde mich interessieren, wo dass herkommt.

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Kann es nicht vielmehr sein, dass diese 13-15° nach OT eher für deren Projekte rund um deren nadelgelagerte Hauptlager angesetzt werden?
Lese in den letzten Tagen auch eher von 7-8° nach OT für einen normalen Otto-4-Takt. Aber die Quellen habe ich dazu nicht mehr im Kopf.

Gruß
Carsten

moe589 · 15. Mai 2013

es ging dort rein um die ottomotorische verbrennung bzw. klopfneigung und wie man ihr begegnet.
von einer speziellen lagerung war dort nicht die rede.
http://www.sfb224.rwth-aachen.de/Kapitel/kap3_4.htm

Carsten (Aachen-germany) · 15. Mai 2013

oha SFB224,
der Almanach für lange Wochenenden. :D
Es ist, wie unten auch an einem weiteren Beispiel angeführt, der beschreibende Text (bewusst oder unbewusst) etwas diffuse gehalten.

Es stellt sich auch generell die Frage, ob der Begriff des "Verbrennungsschwerpunktes" überhaupt in einer Definition Verwendung findet.

Könnte ja einer hergehen, wie jener in dem SFB224 und sagen, ich nehme einfach nur den höchsten indizierten (mit Sensoren innermotorisch gemessenen) Mitteldruck. Das wäre/ist aber sicher zu kurz gesprungen. Denn das "durchbrennende" Gemisch im Brennraumvolumen erzeugt sicher keinen linearen Druckanstieg und auch keinen linearen oder dem Anstieg ähnlichen Druckabfall. Demnach liegt der Schwerpunkt mit Sicherheit nicht im Maximalwert (indizierten Maximum), sondern in erster Näherung, einiges davor.
Und zu diesem Thema sollte dann eigtl auch gehören, welcher Kraftstoff verwendet wird oder wie schwer der ungedämpfte Kurbeltrieb ist, bzw. wie seine Massenträgheit wirkt und somit dann auch die Drehungleichförmigkeit pro zwei (4T) Kurbelwellenumdrehung bis zur nächsten Zündung und der damit einhergehende Zündzeitpunktverzug wirkt! Und das ganze ändert sich dann auch noch drehzahlabhängig. Die "mechanisch gegebenen" Zündwinkel bleiben zwar gleich, aber der ZündZEITTPUNKT wandert bei schwereren Kurbeltrieben (z.B. mit schwerem Polrad) Richtung spät. Ein Unterschied mit Blitzlampe in Bezug auf einen vorher feststehenden/einprogarmmierten Zündzeitpunkt sollte merklich sein. Andere Faktoren wie unterschiedl. Reibung unterschiedl. Motoren(-konzepte) kommen dann freilich auch noch ins Spiel, etc. etc.

Zitat aus dem SFB224:"Eine wirkungsgradoptimale Verbrennung wird bei einem mit homogenem Gemisch betriebenen Ottomotor bei einer Lage des maximalen Zylinderdrucks um 13 °KW bis 15 °KW nach OT erzielt."
Was heißt das jetzt? Alles und nix!
Beste Frischgasfüllung oder niedrigste Frischgasverlust oder höchster Füllgrad oder bester Wirkwinkel/Wirkzeitpunkt oder noch was anderes?

Was auch immer er unter "wirkungsgradoptimaler Verbrennung" meint oder gedacht hat zu meinen, er spricht bie 13-15°kW nach OT vom maximalen Zylinderdruck und der ist mit nichten der Schwerpunkt der Verbrennung. Die zeitabhängige Verbrennung ist nicht linear und auch nicht symmetrisch davor und nach der Peak gelagert und somit auch nicht ein evtl. gemeinter oder gewollter oder gewünschter oder unterstellter Schwerpunkt für den optimalen Wirkungsgrad darstellen kann, was die durch die Hebelwirkung umgesetzte Umwandlung in die mechanische Drehbewegung angeht, also in weitere Konsequenz in den mechanischen Wirkungsgrad.

Auch schreibt er einmal von 13-15° nach OT und im Diagramm sind dann nur Werte zwischen 15 und 20° nach OT zu finden.
http://www.sfb224.rwth-aachen.…ldungen/3_4/Abb_3_4-6.jpg

Da kommen wir im weiteren Verlauf vom 100sten zum 1000sten.
zu 3.4.8.
http://www.sfb224.rwth-aachen.…ldungen/3_4/Abb_3_4-9.jpg
Ginge man hiernach, wäre bei einem Verdichtungsverhältnis von knapp unterhalb 10:1 der Höchstwert des (indizierten) Mitteldrucks erreicht. Aber Obacht, das gilt nur bei jenem Otto-4T bei 4000rpm und komplett offener Drosselklappe! Die richtige verallgemeinernde Schlussfolgerung wird aber in dem kurzen Absatz gänzlich vermisst. Im Gegenteil, es wirft sogar Widersprüche auf. Er/sie schreibt zum einen, bei Verdichtungsverhältnissen von 9-12:1 wären noch Potentiale, aber bleibt dann läßt dann als "Optimum" 1:10 in einem unvollständigen Rahmen von nur 4000rpm einfach stehen. Wer soll damit etwas Weiterführendes/Schlussfolgerndes anfangen? KEINER ! Evtl. habe ich ja etwas übersehen, aber das ist an vielen Stellen sehr sehr halbherzig und unzufriedenstellend für eine weitere Verwendung!
Aber genau so funktionierts, mit einem Reisenaufwand nur im Gespräch bleiben, Ergebnisse sind nicht relevant und ohnehin von den Wenigsten nachvollzogen oder gar widersprochen worden.

Wenn viele in der Motorenentwicklung so oberflächlich/undefiniert vorgehen und Fehl-Schlussfolgerungen zulassen, dann sind erfreulicherweise (!?) noch einige Potentiale im Motorenbau zu heben.

Gruß
Carsten

Edit sagt noch:
Das SFB224 lief von 1984-95, als da war sicher noch keine Rede von roller bearings im Ottomotorkurbeltrieb. Da war sicher auch noch nichtmal an den variablen Nockenbetrieb gedacht worden.
Aber wenn solche, wenn auch mit diffusen "Ergebnissen" behaftete, und mit zig Millionen geförderte, Sonderforschungsbereiche eines hervor bringen, so sind es z.B. Erkenntnisse über weitere Ansatzmöglichkeiten, wie drehzahl- und verdichtungsverhältnisabhängige Klopfgrenzen, die heutzutage in immer weiter fortschreitende variable Kompressionsregelungen münden.
Und das Rädchen wird weiter am Laufen gehalten.
(Und das immer artig in kleinen unauffälligen Veränderungshäppchen in der breiten Masse. Erfinder hingegen, die sich wirklich 'nen Kopp machen, finden in diesen Kreisläufen der "großen Entwickler" kaum statt. Man müsst sich ja rechtfertigen, dass die eigene "teure" Belegschaft es nicht vermocht hat, aus eigenen Stücken sowas hervorzubringen/durchzusetzen. Aber so läuf' der Has'. Es muss (sich) ja schließlich auch immer gut verkauft werden.)

Btw, es waren folgende 7 Fachrichtungen beteiligt am SFB224, nicht nur das VKA:
Verbrennungsmotoren, Thermodynamik, Kontinuumsmechanik, Strömungslehre, Wärmeübertragung, Dampf- und Gasturbinen, Industrieofenbau.
Prof. Pischinger und da auch nur der Senior Franz seinerzeit, war halt der Sprecher zu diesem SFB.

M1ke · 15. Mai 2013

Beim Mitteldruck handelt es sich grundsätzlich nicht um einen Druck, sondern eine Arbeit. Diese wird mit dem Hubraum normiert, um sie als Größe vergleichbar zu machen. Der Name "Druck" rührt nur von der Einheit, die sich durch die Normierung ergibt.

Der Verbrennungsschwerpunkt hängt tatsächlich nicht direkt mit dem Zylinderspitzendruck zusammen. Verbrennungsschwerpunkt heißt, dass an diesem Punkt 50 % des im Brennraum befindlichen, zündfähigen Gemisches umgesetzt sind. Der Zylinderdruck ist wiederum einerseits von der Verbrennung, andererseits von der Auf- und Abbewegung des Kolbens abhängig. Wenn man die beiden übereinanderlegt, dann kommt man irgendwo auf einen Maximaldruck.
Beim Verbrennungsschwerpunkt gilt es also, ein Optimum zu finden aus maximalem Druck und damit verrichteter Arbeit (also möglichst früh) und Wärmeverlusten (je früher, desto höherer Druck und damit Temperatur --> größere Wärmeverluste). Dieser Trade-Off führt zu einem thermodynamischen Optimum, was erfahrungsgemäß bei 8-10 °KW nach ZOT liegt. Dieser Wert wird empirisch im Experiment ermittelt und ist natürlich auch abhängig vom Werkstoff/Wärmeübergangskoeffizienten.

Die anfangs angesprochene Klopfneigung spielt hier auch mit rein, in klopfgefährdeten Punkten (geringere Drehzahl, hohe Last) muss man deshalb teilweise später zünden und weicht somit vom thermodynamischen Optimum ab. Der vielfach diskutierte Quetschspalt hat mit dieser Klopfneigung nicht direkt was zu tun, sondern wird bei sonst gleicher Brennraumform (!) nur als Indikator für das sich ergebende Verdichtungsverhältnis verwendet.

moe589 · 15. Mai 2013

Zitat

Könnte ja einer hergehen, wie jener in der dem SFB224 und sagen, ich nehme einfach nur den höchsten indizierten (mit Sensoren innermotorisch gemessenen) Mitteldruck. Das wäre/ist aber sicher zu kurz gesprungen. Denn das "durchbrennende" Brennraumvolumen erzeugt sicher keinen linearen Druckanstieg und auch keinen linearen oder dem Anstieg ähnlichen Druckabfall. Demnach liegt der Schwerpunkt mit Sicherheit nicht im Maximalwert (indizierten Maximum), sondern in erster Näherung, einiges davor.

ist sicher eine definitionssache.
die defintion im text ist für mich klar, es geht um den spitzendruck.
deswegen ja auch meine frage an florian, wie das gemeint war bzw. wie man die angesprochenen 8° auffassen soll.
das die verbrennung natürlich ihre zeit brauch, könnte damit schonmal zu tun haben.

Zitat

Zitat aus dem SFB224:"Eine wirkungsgradoptimale Verbrennung wird bei einem mit homogenem Gemisch betriebenen Ottomotor bei einer Lage des maximalen Zylinderdrucks um 13 °KW bis 15 °KW nach OT erzielt." Was heißt das jetzt?

bei einem spitzendruck innerhalb der genannten grenzen, ist der thermische wirkungsgrad maximal.
so schwierig?

Zitat

Was auch immer er unter "wirkungsgradoptimaler Verbrennung" meint oder gedacht hat zu meinen, er spricht bie 13-15°kW nach OT vom maximalen Zylinderdruck und der ist mit nichten der Schwerpunkt der Verbrennung.

deswegen steht da ja auch "maximaler zylinderdruck" und nicht "verbrennungsschwerpunkt".
womit wir wieder beim 1. punkt angekommen sind.

Zitat

Auch schreibt er einmal von 13-15° nach OT und im Diagramm sind dann nur Werte zwischen 15 und 20° nach OT zu finden.
http://www.sfb224.rwth-aachen.de/Abbildu...4/Abb_3_4-6.jpg

ne carsten, da hast DU mit den nasenlöchern geguckt.
im text steht vorher klar, dass dieser optimale bereich zwischen 13 und 15° nicht über den steigenden luftaufwand gehalten werden kann(klopfneigung eben) und das diagramm zeigt nunmal werte für die volllast, also maximalen luftaufwand(steht dick unf fett drunter).
damit ist eigentlich klar, warum das weiter nach "hinten" verschoben sein muss.

Zitat

http://www.sfb224.rwth-aachen.de/Abbildu...4/Abb_3_4-9.jpg Ginge man hiernach, wäre bei einem Verdichtungsverhältnis von knapp unterhalb 10:1 der Höchstwert des (indizierten) Mitteldrucks erreicht. Aber Obacht, das gilt nur bei jenem Otto-4T bei 4000rpm und komplett offener Drosselklappe! Die richtige verallgemeinernde Schlussfolgerung wird aber in dem kurzen Absatz gänzlich vermisst. Im Gegenteil, es wirft sogar Widersprüche auf. Er/sie schreibt zum einen, bei Verdichtungsverhältnissen von 9-12:1 wären noch Potentiale, aber bleibt dann läßt dann als "Optimum" 1:10 in einem unvollständigen Rahmen von nur 4000rpm einfach stehen. Wer soll damit etwas Weiterführendes/Schlussfolgerndes anfangen?

auch hier ist für mich klar ersichtlich, dass das vorliegende diagramm zu einem bestimmten motor gehört, der scheinbar ziemlich klopfanfällig ist(2-ventiler, weite flammwege, weiss der geier..) und deshalb das höhere verdichtungsverhältnis nicht ausnutzen kann(steht auch im text) und der absolut richtigen, allgemeinen aussage zu einem eta von 9-12.

Zitat

Aber genau so funktionierts, mit einem Reisenaufwand nur im Gespräch bleiben, Ergebnisse sind nicht relevant und ohnehin von den Wenigsten nachvollzogen oder gar widersprochen worden. Wenn viele in der Motorenentwicklung so oberflächlich/undefiniert vorgehen und Fehl-Schlussfolgerungen zulassen, dann sind erfreulicherweise (!?) noch einige Potentiale im Motorenbau zu heben.

das finde ich ein wenig arg herablassend und ich frage mich auf welcher grundlage!?
wenn sich da einige profs, die anerkanntermaßen zu den besten ihres fachs gehören, zusammensetzen und einiges an forschungsgeldern abgreifen, dann kommt da also nach deiner meinung nur irgendein bla bla raus???

Zitat

Evtl. habe ich ja etwas übersehen

das gefühl werde ich auch nicht los, zumal du meiner meinung nach, ziemlich viel übersehen hast, warum auch immer und dann unheimlich gegen die andre seite lospolterst.

Carsten (Aachen-germany) · 16. Mai 2013

Zitat

Original von M1ke
Beim Mitteldruck handelt es sich grundsätzlich nicht um einen Druck, sondern eine Arbeit. Diese wird mit dem Hubraum normiert, um sie als Größe vergleichbar zu machen. Der Name "Druck" rührt nur von der Einheit, die sich durch die Normierung ergibt.

Der Verbrennungsschwerpunkt hängt tatsächlich nicht direkt mit dem Zylinderspitzendruck zusammen. Verbrennungsschwerpunkt heißt, dass an diesem Punkt 50 % des im Brennraum befindlichen, zündfähigen Gemisches umgesetzt sind. Der Zylinderdruck ist wiederum einerseits von der Verbrennung, andererseits von der Auf- und Abbewegung des Kolbens abhängig. Wenn man die beiden übereinanderlegt, dann kommt man irgendwo auf einen Maximaldruck.
Beim Verbrennungsschwerpunkt gilt es also, ein Optimum zu finden aus maximalem Druck und damit verrichteter Arbeit (also möglichst früh) und Wärmeverlusten (je früher, desto höherer Druck und damit Temperatur --> größere Wärmeverluste). Dieser Trade-Off führt zu einem thermodynamischen Optimum, was erfahrungsgemäß bei 8-10 °KW nach ZOT liegt. Dieser Wert wird empirisch im Experiment ermittelt und ist natürlich auch abhängig vom Werkstoff/Wärmeübergangskoeffizienten.

Die anfangs angesprochene Klopfneigung spielt hier auch mit rein, in klopfgefährdeten Punkten (geringere Drehzahl, hohe Last) muss man deshalb teilweise später zünden und weicht somit vom thermodynamischen Optimum ab. Der vielfach diskutierte Quetschspalt hat mit dieser Klopfneigung nicht direkt was zu tun, sondern wird bei sonst gleicher Brennraumform (!) nur als Indikator für das sich ergebende Verdichtungsverhältnis verwendet.

Hallo m1ke,

about Mitteldruck:
absolut richtig, was du bzgl. des Mitteldrucks anführst, er als eine auf die Kolbenfläche wirkende Arbeit benannt wird, spezifisch, bezogen auf das Hubvolumen.
(So zumindest die allerorts von den "Schriftstellern" des Fachs "weiterkopierten" und nicht weiter aktualisierten Topic-Zusammenstellungen. Laut DIN-Empfehlung (von bereits 1986!) sollen eigtl. nur alle massebezogenen Größen als "spezifisch" genannt werden. Der Mitteldruck wäre als volumenbezogene Größe korrekterweise als eine -dichte zu bezeichnen (ich sage daher mal ganz frech "Arbeitsdichte", wird man aber bestimmt kaum in der Literatur antreffen). :)
Ola, wieder was gelernt. Wozu so manche Diskussion doch immer wieder gut sein kann. Merci an dieser Stelle von meiner Seite.)
Und ja, diesmal war ICH unsauber, hätte mir den Einschub in der Klammer in der Form sparen sollen. Der Mitteldruck ist freilich nicht der "direkt" gemessene Zylinderdruck.

Können wir uns aber darauf verständigen, dass der (innere/indizierte) Mitteldruck aus den "negativ und positiv" (4T) umschlossenen Flächen im p-V-Diagramm hervorgeht und der Verlauf des Zylinderdruckes dafür im Brennraum per Sensoren (sogenannten Indizierquarzen) erfasst wird?
p= Zylinderdruck ; V=Hubvolumen

About VerbrennungsSCHWERPUNKT:
Das mit den 50% Gemischumsetzung gefällt mir, könnte so eine Art Medianwert darstellen.
Dennoch wird/würde uns diese Art der Definition für indirekt die "gewinnbringendste" Lage des opimalen Zündzeitpunktes eher wenig helfen, bzw. für die Bestlage/-verteilung des Krafteintrags nach OT.
Denn, überzeichnet ausgedrückt, es besteht bei einer 50:50-Verteilung ja immer noch die Möglichkeit, dass z.B. die eine Verbrennung in Motor X die ersten 30% ihres Umsatzes sehr schnell und die restlichen 70% eher langsam vollführt, während Motor Y die ersten 70% schnell umsetzt und die restlichen 30% eher langsam. (u.U. unterschiedl. Brennraumgeometrieen geschuldet oder auch durch anderen Kraftstoff etc. etc.) Diese Motoren hätten dann aber ihren Verbrennungsschwerpunkt an unterschiedl. (zeitl.) Positionen, sprich an unterschiedl. Kurbelwinkeln (in erster Näherung).
Ist ja auch logo, drum gibt's ja auch die ZündkennFELDER und nicht einen einmalig festgelegten ZZP, wie bei manch einfach gestricktem alten 2-Takter.
Man müsste für einen allgemeinen Motorenvergleich jeden Motor separat mit dem kompletten Verbrennungszyklus hernehmen. Irgendwas basteln mit Verbrennungsdruck * Hebelarm ... als Funktion über der Zeit bzw. dem Kurbelwinkel ... Schwerpunkt der einschließenden Fläche könnte Schwerpunkt der Gesamtverbrennung darstellen und gleichzeitig ein Maß für den zugehöriger Winkel unseres "Verbrennungsschwerpunktes für unseren Motor" bilden. Da sich aber die Verbrennungsgeschwindigkeit bei Verschieben des ZPPs aufgrund eines veränderten Hubvolumens (anderer KW) ändert, ergäben sich eine ganze Schar von Funktionen .... die eine Funktion bzw. der ZZP, die/der die größte Fläche bereitstellen wird/würde, ist die/der mit dem besten Wirkungsgrad. (für diese eine Drehzahl dieses einen Motorkomponentensetups)
.... oh man, es ist too late ....
Aber wozu gibt's eigtl. Simulationssoftware, da haben sich schlaue Köpfe über Generationen schon ausgetobt. Nur hat ebend nur ein kleiner Kreis Zugang zu den kostspieligen Lizenzen.
Der einfachste Weg wird dann wohl der über den Prüfstand sein. The most torque wird's ZZPünktche' hoffentlich richtig ausspucken. und dann bliebt nur noch der Abgleich mit der Simulation, bleiben freilich immer noch einige Unbekannte zumeist in Form von Energie-/Reibungsverlusten auf der Strecke.

Gruß
C.

Carsten (Aachen-germany) · 16. Mai 2013

Aber mal was', um die Gemüter der Motorenspezels wieder etwas zu beruhigen, hier, echtes böse Buben Spielzeug:
für Augen und Ohren, was eine Show!

Ich denke aber mal, dass wir hier doch etwas weit offtopic gelandet sind.
Wäre evtl. prima, wenn ein Mod. (Kurvenparker?) das Thema Verbrennungsschwerpunkt verschieben könnte ...

Gruß
Carsten

Carsten (Aachen-germany) · 20. Mai 2013

Kapitel 2.5.3 (PDF-Seite 16)
Thermodynamische Modellierung des Brennverlaufs
http://d-nb.info/999182935/34

sowie im Folgenden auch 2.5.6
Vergleich der Heizverlaufsberechnungen

... normierter Summenheizverlauf, etc etc ... sowie Umsatz 50% ... , feines Diagramm 2.7 ....