Leistungssteigerung bei Verbrennungsmotoren

Antworten
Benutzeravatar
Willi
TReam Team
TReam Team
Beiträge: 3129
Registriert: 13.12.2004, 00:00
Wohnort: Erftstadt
Hat sich bedankt: 44 Mal
Danksagung erhalten: 142 Mal

Leistungssteigerung bei Verbrennungsmotoren

#1

Beitrag von Willi » 02.12.2015, 11:21

Leistungssteigerung bei Verbrennungsmotoren

Hier sollen einmal die physikalischen Grundlagen von Motorleistung angesprochen werden. Es gibt eine Menge Stammtischparolen zu dem Thema. Z.B. werden der Anzahl und dem Fabrikat der Vergaser geradezu mystische Eigenschaften angedichtet. Hier sollen mal die "Stellschrauben" genannt werden, an denen man drehen kann, um Motorleistung zu erhöhen. Weil es reine Physik ist gilt das natürlich für jeden Motor. Eins vorab: Anzahl und Typ der Vergaser sind nicht dabei. Man kann aber, statt die Vergaseranlage zu ändern, mit etwa dem gleichen finanziellen Einsatz auch sinnvolle Maßnahmen ergreifen, um eine Leistungssteigerung zu erreichen. An welchen Schrauben gedreht werden kann soll hier ausgeführt werden.

Die Leistung eines Verbrennungsmotors errechnet sich aus:

Leistung = Drehzahl x Drehmoment x Konstante

Den Meisten wird obige Formel noch aus dem Physikunterricht geläufig sein. Eine einfache Ableitung der Formel (zur Gedächnisauffrischung) findet sich hier.

Konstante
Die Konstante ergibt sich aus der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle, dem Arbeitsprinzip des Motors (Zwei- oder Viertakt) und einigen anderen Werten. Es ist natürlich ein Unterschied, ob man die Leistung in KW oder in Nm/s berechnen will. Entsprechend ändert sich die Konstante um den Faktor 1000. Zur Betrachtung hier genügt es aber zu wissen, daß sie eben konstant ist. Will man höhere Leistung muss man also entweder die Drehzahl, das Drehmoment oder beides erhöhen.

Drehzahlerhöhung
Drehzahl kann man steigern bis man an eine Grenze stößt, die durch Strömungsverluste, die Zeit, die zur Gemischbildung gebraucht wird und die maximale Kolbengeschwindigkeit gegeben ist. Bei unseren langhubigen Motoren ist eine wesentliche Drehzahlsteigerung schon aus Gründen der Kolbengeschwindigkeit nicht möglich. Aber hier ist noch ein wenig Luft, und man kann durch konstruktive Maßnahmen, speziell am reinen Rennmotor, noch etwas herausholen.

Drehmoment steigern
Beim Verbrennungsmotor ist das Drehmoment abhängig vom Produkt aus Hubraum und Mitteldruck. Um eine höhere Leistung zu erreichen muß man also den Hubraum und/ oder den Mitteldruck erhöhen.
  • Hubraum
    Hubraum ist durch nichts zu ersetzen. Außer durch noch mehr Hubraum. Wenn man denn genug Platz für mehr Hubraum hat. Die Grenze für einen alltagstauglichen Motor dürfte beim 4 Zylinder bei etwa 2,4 Liter liegen. Beim 6 Zylinder kenne ich bei Rennmotoren Umbauten auf 2,7 Liter. Wie haltbar das im Straßenbetrieb ist kann ich nicht sagen.
  • Mitteldruck
    Im Verlauf eines Arbeitstaktes ändert sich der Gasdruck, der auf den Kolben wirkt. Zur Vereinfachung rechnet man mit einem gedachten mittleren Druck auf den Kolben. Das ist der Mitteldruck oder indizierte Kolbendruck. Den Mitteldruck kann man durch die verschiedensten Maßnahmen steigern.
    1. Erhöhen der Kompression
    2. Eine andere Nockenwelle
    3. Aufladung
    4. Größere und/ oder mehr Ventile
    5. Effizientere Ansaug- und Auspuffkrümmer
    6. Bearbeiten der Kanäle im Kopf. Das ist aber nur mit einer Flowbench sinnvoll. Sonst poliert man stundenlang am Zylinderkopf herum und hat trotzdem so gut wie keine messbare Leistungssteigerung. Wer so tief einsteigen will: Auf YouTube finden sich eine Reihe von Bauanleitungen für eine "Homemade Flowbench". Aber Achtung: die Dynamik von Flüssigkeiten und Gasen ist ein Studienfach. Und man braucht Einiges an Erfahrung.
    7. Und ein paar Dinge mehr. Wie immer ist es auch hier so, daß die letzten 5% Verbesserung mit 95% des Aufwandes erreicht werden. Für einen alltagstauglichen Straßenmotor lohnt sich der Aufwand nicht.
Und das sind auch schon alle Stellschrauben zur Leistungserhöhung. „Leistung wird im Kopf gemacht“ (Schnippel). Alles andere kann man dem Bereich der Stammtischparolen zuordnen. Auch wenn sie noch so überzeugend vorgetragen werden.

Willi
If the only tool you have is a hammer, every problem tends to look like a nail.

Nichts ist idiotensicher, weil Idioten so erfinderisch sind.

Antworten

Zurück zu „Motor TRiki“

Wer ist online?

Mitglieder in diesem Forum: 0 Mitglieder und 1 Gast