Kolben erleichtern

    Hallo Kingkool,


    gratuliere zu Deinem coolen Standort!


    Wie Du in meinem Bericht über den Junior Cup in Maggione lesen konntest, war der Motor in Serienzustand. Im Cup war lediglich die Bedüsung u. die Übersetzung freigegeben und ein spezieller Auspuff für ca. 35 PS und eine andere Auslaß-Steuerung erlaubt!
    Der Kolben musste Serie sein, schon der geringste Versuch einer Bearbeitung führte zur Disqualifikation und Geldstrafe!


    Die Bearbeitung des Kolbens macht nur dann Sinn, wenn es um Renneinsätze geht und damit die Laufzeiten des Kolbens und der anderen Bauteile im Grunde keine Rolle spielen.


    Als Beispiel für starke Abnutzung kann die Standzeit der Kurbelwelle dienen. Bei den schnellen Leuten war 1 Wechsel in der Saison obligatorisch! Das ist eine Kilometerleistung von unter 1.000 km! Und die Kurbelwelle bzw. das Pleuellager ist nach dieser Zeit gekommen! Und wir haben nur bestes Öl gefahren und Mischungsschmierung 1 : 30!
    Weil wir einen 2. Motor hatten und nach jedem 2. Trainingslauf u. jedem Rennen den Zylinder gezogen haben, konnten wir dabei den Zustand des Pleuels begutachten. Beginnende Verfärbungen am Pleuelfuß zeigten den Lagerschaden an und wir haben einfach den Motor und beim befreundeten Händler die KW gewechselt. Auch dabei haben sich keine längeren Standzeiten als beim vorsorglichen Wechsel ergeben.


    Im Grunde hat die Leistungssteigerung von 30 PS auf 35 PS mit den hohen Drehzahlen des Rennbetriebs die Standzeit der KW auf 1/16 reduziert!


    Racepa

    Hallo Kingkool,


    habe aber noch eine Frage zu dem rechten Kolben.
    Wie erklärst Du die dunkelbraune Farbe des Kolbenbolzens?


    Racepa

    Zum Wirkungsgrad verschiedener Geschosse:


    Setzen wir mal voraus, dass das Alugeschoss und das Urangeschoss die gleichen Maße und Form, damit auch den gleichen Luftwiderstand haben, ändert sich das Gewicht nur durch die verschiedenen Dichten. So muß das ganze auch betrachtet werden, damit das ganze Sinn macht.
    Da die Geschosse nun die gleichen aerodynamischen Eigenschaften und die gleichen Maße haben, können die dadurch entstehenden "Nebeneffekte" vernachlässigt werden, so dass ein ganz einfacher Hintergrund zur Betrachtung bleibt: Die Beschleunigungsarbeit ist gleich der Impaktenergie (die wiederum die kinetische Energie in unendlich kleiner Zeitspanne unmittelbar vor dem Impakt ist).


    Sieht man nun den Wirkungsgrad als Verhältnis von "investiertem" Kraftaufwand zur herauszuziehenden Energie (der Impaktenergie), bedingt schon der letzte Satz, dass der Wirkungsgrad der gleiche ist.


    Feuerst du ein Alugeschoss und ein Urangeschoss gleicher Maße und Form aus ein und derselben Kanone (immer selbe Kraft und immer selber Beschleunigungsweg!), bedingt das, dass die Impaktenergie bei gleicher Flugstrecke die gleiche ist.


    Der Unterschied liegt darin, dass das Alugeschoss kurz vor dem Impakt deutlich schneller ist, als das Urangeschoss. Allerdings wird dieser Geschwindigkeitsnachteil des Urangeschosses durch das deutlich höhere Gewicht ausgeglichen.


    Um das ganze auf einen Motor zu übertragen, heißt das ganz klar, dass eine geringere Masse mit dem gleichen Kraftaufwand (die bei der Verbrennung freigesetzte Energie wird sich wohl kaum ändern, wenn sich das Kolbengewicht ändert) und gleichem Weg (auch der Hub bleibt gleich) in gleicher Zeit auf ein höheres Tempo beschleunigt werden kann. Soll heißen, dass der Motor schneller hochdrehen kann und auch höher drehen kann.
    Von geringerer Massenträgheitswirkung auf Welle und Lager braucht man wohl nicht viel zu erzählen.


    Es hat schon einen Sinn, leichte Teile zu verbauen. Deshalb macht man das ja auch im Rennsport.

    MfG Max

    Hallo Max,


    hast Du gut und verständlich erklärt.


    Aber erkläre doch bitte mal jemand, der dabei einen Knoten im Hirn bekommt, die zweite Hälfte der Geschichte!
    Vom oberen Totpunkt des Kolbens beschleunigt dieser, bis genau auf der Hälfte des Hubes der Kurbelzapfen rechtwinklig steht und an dieser Stelle die Kolbengeschwindigkeit am größten ist.
    Von da an gehts bergab, die Kolbengeschwindigkeit geht bis auf Null, wenn der untere Totpunkt erreicht ist. Versteh ich auch noch.
    Was machen aber die Kräfte? Ist es nun gut, wenn die Masse des Kolbens gering ist, weil er dann leichter "abzubremsen" ist oder ist es besser, wenn der Kolben schwerer ist, weil er dann ja immer noch, wenn auch mit geringer Wirkung eine Kraft auf die Kurbelwelle ausübt, die bei einem schwereren Kolben wohl größer ist als bei einem leichteren!


    Racepa

    Zitat

    Original von Racepa
    Hallo Kingkool,


    habe aber noch eine Frage zu dem rechten Kolben.
    Wie erklärst Du die dunkelbraune Farbe des Kolbenbolzens?


    Racepa


    vielleicht war das obere pleuellager kaputt. kann das sein? :confused_face:

    Alles oder nichts!


    Hallo Racepa,


    am Punkt der höchsten Kolbengeschwindigkeit hat der Kolben also die höchste kinetische Energie, denn er hat seine Beschleunigung abgeschlossen und seine höchste Geschwindigkeit erreicht. Diese Energie kann ja nicht einfach verloren gehen, denn Energie geht niemals verloren, sie wird allerhöchstens "nicht nutzbar" (z.B. beim Bremsen: Die kinetische Energie wird durch Reibung in Wärmeenergie gewandelt. Als Resultat fährt man langsamer und hat ne heiße Bremse).
    Im Zylinder gibts aber keine Bremse oder sonstwas, sondern die Kraft wird abgebaut, indem sich das Hinterrad dreht und das Fahrzeug beschleunigt wird (oder auch einfach nur gleich schnell fährt, da es gegen Luftwiderstand und Reibung usw. ankämpfen muß).
    Jaja, das ist etwas weit ausgeholt, aber bei dieser negativen Beschleunigungsarbeit (die ja Kraft mal Weg ist) hat man ja wiederum einen festen Beschleunigungsweg. Das heißt, beim Verzögern des Kolbens wird auch einfach weiter auf das Pleuel gedrückt, bis das Produkt aus Kraft * Weg = 0 ist. Spätestens dann, wenn der Weg verbraucht ist, ist die kinetische Energie weg.
    Währenddessen drückt das Pleuel, auf das ja "die Kraft des Kolbens" wirkt, auf die Kurbelwelle und bringt diese zum drehen, erzeugt also ein Moment um die Drehachse der Welle. Dieses Moment dreht wieder am Getriebe, wird übersetzt und dreht irgendwann am Ritzel, das zieht an der Kette, welche wieder das Kettenblatt dreht und damit auch das Hinterrad.
    Und immer wenn sich was dreht, gibts auch ein Massenträgheitsmoment. Dieses Moment bewirkt dann wiederum, dass der Kolben wieder nach oben fährt und frisches Gemisch verdichten kann. In der Verdichtungsarbeit wird dann die kinetische Energie der Kolbenaufwärtsbewegung abgebaut, das Gemisch wird gezündet und das ganze geht von vorne los.


    Kraft wird dabei die ganze Zeit ausgeübt, bis eben die kinetische Energie des Kolbens umgewandelt ist. Solange die kinetische Energie also die gleiche ist, ist es egal, wie schwer der Kolben ist.
    Ist eigentlich gehüpft wie gesprungen, was die Kraft auf die Kurbelwelle angeht.
    Interessant wird es dann erst mit der Leistung, denn die ist bei einer Drehbewegung das Drehmoment mal 2 Pi mal die Drehzahl.


    Wenn die kinetische Energie die gleiche bei einem schweren und einem leichten Kolben ist, muß also wie oben gesagt der leichte Kolben schneller sein. Das heißt, er überstreicht den Hub in der gleichen Zeit öfter, was also eine höhere Drehzahl bedingt.
    Da aber die kinetische Energie eine Kraft mal einem Weg ist, und sich in unserer Annahme die kinetische Energie eines leichten und eines schweren Kolben nicht unterscheiden und der Weg durch den Hub fest ist, ist auch die Kraft auf die Kurbelwelle die gleiche.
    Das wiederum bedingt, dass das Moment verursacht durch die Kraft bei einem leichten und einem schweren Kolben gleich ist.
    Da der leichte Kolben dazu aber schneller ist und deshalb eine höhere Drehzahl braucht, gibts mehr Leistung.


    Würden sich ein leichter und ein schwerer Kolben gleich schnell bewegen, hätte der schwere Kolben die Nase vorn. Allerdings kann sich der schwere Kolben nur dann gleich schnell bewegen, wenn der Verbrennungsdruck, der den Kolben antreibt, größer wird, als beim leichten Kolben.
    In der Realität ist das aber nicht der Fall.
    Deshalb macht ein leichter Kolben Sinn.


    Ausserdem ist eine große Kraft, die auf die Welle und damit alle Lager wirkt, potentiell schädlich.


    So zumindest die Theorie. Ehrlich gesagt wird das in der Realität nur als Näherung hinhauen, da der Beschleunigungsweg bei der Kolbenabwärtsbewegung nur der Weg sein kann, in dem Druck auf den Kolben wirkt, also nur dann, wenn der Auslass geschlossen ist... In Wirklichkeit ist alles immer furchtbar kompliziert, deshalb lass ich einfach alles weg, was mich stört *g*
    Ich bin mir auch sicher, dass die Geschwindigkeitskurve des Kolbens etwas anders aussähe, wenn keine Kurbelwelle dranhängen würde.

    MfG Max

    3 Mal editiert, zuletzt von Max ()

    Irgendwie hab ich mich jetzt drei mal überschlagen, deshalb schreib ichs nochmal schön und stells dann hier rein.

    MfG Max