loki_0815 hat geschrieben:Naja, da ein Motor auf der Rennstrecke nicht gestreichelt wird werden alle Teile mechanisch und termisch stärker belastet.
Öl und Wassertemperaturen sind höher als im Landstraßenbetrieb.
Auf der Landstraße sind Öltemperaturen von 160° und mehr eher selten, können aber bei Dauer-Maxbelastung zu Lagerschäden, Pleuel u. KW Lager und Schmierungsmangel an Zylinderlaufbahnen, Kolben und Ringen führen.
Siehe Höchstbelastungsgrenze / Flammpunkt von Schmierstoffen.
Bestimmte Bauteile halten nur eine bistimmte Zeit da sie speziel dafür ausgelegt werden.
Die Dauerschwingfestigkeit wird bei der Konstruktion und Entwicklung mit berechnet,
und es wird eben so ausgelegt das die Materialien diesen Belastungen in einer bestimmten Nutzungsdrehzahl möglichst lange halten.
Da die Dauerfestigkeit von Kurbelwellen aber bei gleichbleibender Drehzahl getestet wird, somit sind Biegung, Schwingungen, Druck und Zugbelastungen immer gleich.
Es ergibt sich aber ein Unterschied ob ich einem Motor 100h gleichmäßig mit 6000 Umdrehungen laufen lasse oder andauernd die Belastugen änder .... so ist der Verschleiß bei dauerhaft 12000 höher als bei 8000 oder 10000U/min bzw. ich auf einer Rennstrecke in möglichst kurzer Zeit 11000 haben möchte und kurz darauf die Fuhre wieder mit Gewalt auf 3000 runterbremse und sofort wieder VOLLAST zu geben.
Die sich dauernd änderden Belastungen .... Schwingungen, Biegung, Durck und Zugkräfte
belasten daher viel mehr als gleichbleibende Drehzahlen und Lastzustände.
Wie ein Reifen .... ein MPP kann bei gleichmäßiger Fahrt 6000km halten oder ich grill ihn mit 1200km. So kann ich auch einen Motor auf der Renne überLASTen und die Lebensdauer verkürzen.
Es hängt also davon ab wie viel Reserve Suzuki dem Motor mitgegeben hat.
Dies kann ich aber nicht beantworten.
Da ja Knubblers infos aus Bücher stammen und ich mir die jetzt nicht neben den Laptop lege um zu beweisen das ich seine aus dem Buch gesuchten Fragen sofort beantworten kann erwähne ich jetzt einfach mal Materialermüdung bei Beachtung der Dauerfestigkeit und die Auslegung von Schwingzyklen oder auch Wechsel oder Schwellenfestigkeit. Da drifte ich aber weit in den Motorbau ab und da wollen wir ja nicht hin, müssten wir aber damit hier jeder versteht worum es dir eigendlich geht.
In Fachbüchern steht viel was ich jetzt zitieren könnt, aber ich habe garkeine weitere Lust dir zu beweisen wie gut ich bin oder was ich aus dem stehgreif hier einwerfen kann.
Es ist wie es ist, Renne ist materialmordender als Landstraße.
Wie lange aber was hält kann dir keiner sagen, auch nicht 100% errechnen, nur der entgültige Praxistestest zeigt was dein Papier taugt !
Hier noch was zur Materialermüdung. Ist kein Motor aber dort läuft es ähnlich ab.
http://de.wikipedia.org/wiki/Materialerm%C3%BCdung
Dessweiteren könnte man hier noch die mittlere und maximale Kolbengeschwindigkeit mit einbringen.
Der Begrenzer der SV liegt bei 10500
Formel könnt ihr euch hier ziehen.
http://www.kfz-tech.de/Formelsammlung/M ... igkeit.htm
Hub Bohrung der SV Kante: 81x62,6
ergibt 21,9m/s
Maximal mögliche Kolbengeschwindigkeit: 37,7m/s
Den Begrenzer hat Suzuki sicher mit Absicht bei 10,5k gesetzt da die 37 m/s sicher nicht wirklich lange von Pleuel und Kurbelwelle gehalten werden. Ich würde da die Dauerfestigkeit bei max 24-25m/s setzen. Alles drüber hält sicher auch eine Weile, nur für wie lange mag ich nicht zu erahnen.
Wenn dir dies so nicht gefällt dann isses halt so. Du kannst dir deine aus Fachbüchern angelesenen Dinge gern als Biebel über das Bett hängen.
Erst wenn deine Motoren mal laufen und einige Zeit bewegt worden sind sehen wir was deine ganze Fachsimpelei und angel. Fachbuchausdrucksweise taugt.
Ich möchte mich auch nochmal dazu äußern bevor wir wieder zur Tagesordnung übergehen. Ich halt mich kurz. EDIT: Sorry, ist leider doch etwas ausführlicher geworden
Also ich schleppe nicht die ganze Zeit Bücher mit mir rum um daraus zu zitieren, meine Beiträge schreibe ich aus dem FF. Ich habe lediglich meistens den Laptop und die Unterlagen meiner aktuellen Projekte dabei, sobald mir ein Gedanke kommt kann ich ihn dann besser festhalten oder zu Ende denken. Außerdem ist es praktisch die Unterlagen zur Hand zu haben, man spricht ja auch mit einigen Leuten über solche Projekte.
Natürlich stammt einiges was ich weiß aus Büchern, man wird ja nicht mit Erfahrung geborgen sondern muss es, wie der Name schon sagt, erst erfahren und erlernen. Durch meine Arbeit, meine bisherigen Projekte und meinen bisherigen Werdegang bin ich mit vielen Leuten aus der Branche in Kontakt gekommen, daher stammt ein Großteil der Erfahrungen, die mich an vielen Stellen schon vor dem Scheitern bewahrt haben (besser sich die Fehler der Erfahrenen zum Vorbild zu nehmen als sie schmerzlich selbst zu erfahren). Für diese Hilfe und die Möglichkeit dass ich alle Sachen in meiner Werkstatt auch umsetzen kann bin ich sehr dankbar. Das ist genau meine Welt und nicht jeder bekommt die Möglichkeit seine Träume auszuleben, das ist leider eher die Ausnahme, die meisten machen ihren Ölwechsel am Straßenrand oder der Tiefgarage.
Grundsätzlich ist das was Du da schreibst richtig, nur die Grenzen sind an manchen Stellen noch etwas waage beschrieben. Ich werde versuchen das was Du geschrieben hast noch mal ein bisschen näher zu ergänzen. Bitte verbessert mich wenn ich mich an manchen Stellen irre.
Öltemperaturen von 160° sollten vermieden werden, wie Du schon schreibst ist mit normalen Ölen vorher Schluss, nähmlich bei ca.145°, ab dann reißt der Ölfilm. Da auf der Rennstrecke mehr Leistung abgerufen wird als im Normalbetrieb, muss dadurch auch mehr Wärme abgeführt werden. Deswegen brauchen die meisten Fahrzeuge für die Rennstrecke einen größeren Kühler und zusätzlich einen Ölkühler bzw. Wärmetauscher. Ab der Betriebstemperatur altert Öl je weitere 10° um die doppelte Geschwindigkeit, sprich bei 130° altert das Öl doppelt so schnell wie bei 120° und vier mal so schnell wie bei 110°. Auf der Rennstrecke spielt das durch entsprechend often Ölwechsel eher eine untergeordnete Rolle, bei Langstreckenfahrern lässt sich da aber durchaus die Lebensdauer des Motors verlängern wenn man die Öltemperatur nicht heißer als nötig werden lässt.
Es gibt zwei Gegebenheiten welche die höchst mögliche Drehzahl begrenzen, das ist zum einen der Ventiltrieb. Jeder Ventiltrieb hat ein dynamischen Gewicht der bewegten Bauteile. Je weniger das Gewicht umso besser, die Belastung sinkt dann für die Bauteile da sie nicht mehr die zusätzlichen Massenkräfte der anderen Bauteile aufnehmen müssen, dadurch können die Teile kleiner und wiederrum leichter gestaltet werden. Die Nockenwelle übt nach der Anlauframpe eine starke Beschleunigung auf den Stössel und die angrenzenden Bauteile aus. Die Ventilfeder hat die Aufgabe in der Zeit danach bis zur Spitze der Nockenwelle das Ventil auf der Laufbahn der Nocke zu halten und es auf Null zu verzögern. Daraus lässt sich auch ableiten dass mit scharfen Nockenwellen (längere Öffnungszeiten) bei gleichem Hub mehr Zeit zum Verzögern bleibt, die Ventilfeder kann also schwächer ausgelegt werden. Das dynamische Gewicht wird dabei mit der maximalen Verzögerung (abhängig von der Höchstdrehzahl) multipliziert, das Ergebnis ist die benötigte Kraft der Ventilfeder. Jeder Hersteller gibt an dieser Stelle ein Faktor an Sicherheit (über 20%) dazu. Die Feder erzeugt innere Reibung im Motor, das kostet Leistung und ist der Grund warum im Rennsport Titanventile verwendet werden und dort die Sicherheit bis auf 1% runter gerechnet wird (Anti Hopping Kupplung ist dazu notwendig). Für solche Tests unter realen Bedingungen gibt es Prüfstände auf denen der Ventiltrieb aufgebaut ist und unter der Beobachtung von High Speed Kameras und einem Stroboskop die maximale Drehzahl der jeweiligen Nockenprofils ermittelt wird bevor der Stössel die Laufbahn der Nocke verlässt. Doppelte Drehzahl benötigt die vierfache Federkraft bei gleichem Gewicht. Hier sind klare Grenzen gesetzt, die Auflagefläche an der Nockenspitze ist verschwindend gering, hier herschen Drücke von bis zu 10.000bar. Überschreitet die Federkraft die zulässige Flächenpressung, dann läuft die Nockenwelle bei niedrigen Drehzahlen an der Spitze ein, näheres dazu später. Es bleibt nur die Nocken breiter zu gestalten oder die maximale Drehzahl(Begrenzer) zu verringern. Jeder Hersteller ist sowohl im Ventiltrieb als auch im Rest des Motors immer sehr weit von der Grenze entfernt. Das ist auch gut nachzuvollziehen, denn ein PS mehr im Fahrzeugschein wird die Kunden nicht so sehr begeistern wie sie die gestiegenen Ausfallzahlen am Ende doch abschrecken. Da der Hersteller an die Produkthaftung und andere Auflagen wie TÜV, Gesetze etc. gebunden ist, bleiben den Ingenieuren nur sehr enge Grenzen in den sie sich bewegen können. Dazu kommt dass die Firmenphilosophie oft nicht den Wünschen des einzelnen Kunden entspricht, sondern auf Profit und große Märkte ausgerichtet ist.
Der zweite Grund ist das Bohrungs/Hub Verhältnis. Je kürzer der Hub desto weniger mittlere Kolbengeschwindigkeit bei gleicher Drehzahl, die Belastung durch die Massenkräfte sinkt. Gleichzeitig wird bei selben Hubraum auch die Bohrung größer, dadurch wird nicht nur der Kolben schwerer, sondern es entstehen auch größere Kräfte da mehr Fläche zur Verfügung steht auf welche die Gaskräfte wirken können, wes die Bauteile wiederrum stabiler und damit schwerer gestaltet werden müssen. Außerdem ist es schwieriger bei einem Kurzhuber auf ein hohes Verdichtungsverhältnis zu kommen, der Brennraum wird daduch immer flacher und zerklüfteter. Ideal wäre ein ebener Kolbenboden und eine Halbkugel als Brennraum, da man dann aber auf diese Weise weder eine funktioniernde Ventilüberschneidung noch ausreichend Verdichtung bei gleichzeitig geringem Hub erreichen könnte, muss man im Moterenbau einige Abstriche machen.
So viel zur Einführung, jetzt zurück zur Frage warum m.E. ein Serienmotor auf der Rennstrecke (bei ausreichender Kühlung) kaum Probleme hat.
Außer an den Zahnflanken des Primärantriebs und der Getrieberäder wo bei Volllast eine Mischreibung entstehen kann, gibt es im Motor keine Teile die sich direkt berühren. Es befindet sich überall ein Ölfilm dazwischen, was der Hauptgrund ist warum der Verschleiß bei modernen Motoren im betriebswarmen Zustand annähernd bei Null liegt (Verschleißteile ausgenommen). Selbst an der Nockenspitze, die wie o.g. einen Druck von bis zu 10.000kg/cm² erreichen kann, gibt es keine direkte Berrührung, hier sammeln sich sogenannte Hochdruckpartikel, die in modernen Ölen vorhanden sind und eine direkte Berrührung verhindern. Einer von vielen Gründen warum man am Öl nicht sparen sollte.
Drehzahl an sich macht einem Motor nicht direkt etwas aus, im Gegenteil an einigen Punkten wird der Motor dadurch sogar entlastet. Als erstes fällt über 8000 Umdrehungen das abgebene Drehmoment stark ab, das ist der Punkt der höchsten Belastung für alle Bauteil die mit der Gaskraft in Verbindung stehen. Jedoch sind alle Bauteile so ausgelegt dass sie der Gaskraft mit einem großen Faktor an Sicherheit standhalten, solange das maximal abgebene Drehmoment nicht gesteigert wird (Verdichtung erhöhen, mehr Hubraum) kann diesen Teilen nichts passieren. Selbst wenn man den Motor durch Anhebung der Leistungsdrehzahl mehr Leistung entlockt (schärfere Steuerzeiten) aber das Drehmoment gleich bleibt, haben diese Bauteile keinerlei Mehrbelastung außer die höheren Massenkräfte bei höherer Drehzahl, diese sind aber durch den Drehzahlbegrenzer abgesicht. Ein kleines Beispiel das ich gerne an dieser Stelle vorbringe. Man spannt eine Metallstange in einen Schraubstock so dass ein Stück davon raus schaut. Gegen dieses Stück drückt man jetzt 10mal pro Minute mit einer bestimmten Kraft dagegen, sie wird sich nicht verbiegen. Jetzt drückt man mit der selben Kraft 15mal pro Minute dagegen, die Stange verbiegt sich immer noch nicht. Jetzt drückt man aber ein einziges mal mit einer stärkeren Kraft (höher als die Biegegrenze des Materials) dagegen. Was passiert? Richtig, die Stange ist verbogen und damit nicht mehr zu gebrauchen.
Die höchste Belastung für den Ventiltrieb ist das Standgas, denn dort drückt die volle Kraft der Ventilfeder auf die Spitze der Nockenwelle (ein Grund warum Rennmotoren ein hohes Standgas haben). Erst bei voller Drehzahl fühlt sich die Nockenwelle wohl, denn dann heben sich die Massenkräfte der beschleunigten Masse des Ventiltriebs und die Kraft der Ventilfeder annähernd auf (der Sicherheitsfaktor bleibt als Restkraft).
Ein Serienmotor hat seinen größten Verschleiß im Alltagsbetrieb, dafür ist maßgeblich der Kaltstart verantwortlich (bis zu 90% des Verschleißes), weil in diesem Bereich das Öl noch nicht seine volle Schmierfähigkeit erreicht hat und die Bauteile sich noch nicht auf ihre Maßtolleranzen ausgedeht haben. Dauerläufertests ohne Unterbrechung auf Prüfstanden haben gezeigt dass moderne Motoren bei entsprechender Wartung auch eine Million Kilometer abspulen können ohne nennenswerte Schäden (bis auf Verschleißteile), jedoch ist ein Motor der im kalten Zustand einmal in den Begrenzer gedreht wurde schon stark beschädigt und wird vorzeitig durch eingelaufe Bauteile und hohen Ölverbrauch kaputt gehen. Würde man einen Motor jedes mal vor dem Start von außen auf Betriebstemperatur bringen, dann würde er um ein vielfaches länger laufen. Verschleißteile sind davon natürlich nicht ausgenommen, sie unterliegen der direkten Belastung und werden naturgemäß bei höherer abgerufener Leistung auch stärker verschlissen. Im Rennstreckenbetrieb sind das in erster Linie die Kupplungsbeläge, die Mechanik der Gangschaltung und die Zahnradpaare. Nicht zu vergessen müssen die Kolbenringe bei ständiger Belastung auch mehr aushalten als normal, das wird jedoch zum Teil kompensiert da man auf der Rennstrecke in hohen Gängen fährt und sich damit die Umdrehungen pro Kilometer verringern im Vergleich zum Normalbetrieb. Ein Motor der bei Nennlast betrieben wird und richtig eingestellt ist hat ein optimale Verbrennung, das heißt man hat kaum Ablagerungen im Brennraum, der Kolbenboden ist dann oft Goldgelb. Im Normalbetrieb bewegt man den Motor zum großteil meistens unter dem optimalen Drehzahlbereich, das hat zur Folge dass das Gemisch nicht nur durch die Spülverluste der Ventilüberschneidung verloren gehen, sondern dass durch den verspäteten Einlassschluss das Gemisch am Ende des Ansaugtaktes wieder zurück in den Einlasskanal gedrückt wird. Dadurch heizen sich nicht nur das Gemisch auf, was Leistung im Teillastbereich kostet, sondern es überfettet auch stark. Motoren die oft in diesem Drehzahlbereich betrieben werden bilden starke Ölkohleablagerungen.
Motoren die für Rennstrecken gebaut werden unterscheiden sich deutlich von Serienmotoren, bei Ihnen wurden alle Grenzen des Machbaren minimiert und zum Teil auch überschritten. Im Idealfall hält ein Motor ein Rennen und muss danach übeholt oder weggeschmissen werden. Zum Beispiel beträgt die Quetschkante eines normalen SV Motors 1,3mm und bei einiem Rennmotor liegt sie nur noch bei 0,5-0,7mm. Das hat zur Folge dass sich durch die Ausdehung des Kolbens und die damit verbundene Steigerung der Kompressionshöhe, der Kolben immer leicht den Zylinderkopf berührt. Das hat zwar einen optimalen Verwirbelungseffekt führt aber unter Umständen zur Selbstentzündung des Kraftstoffs und in jedem Fall zu starkem Verschleiß des Materials und der Hauptlager. Genauso ist der Zündzeitpunkt eines Serienmotors in der Serie sehr weit von der Klopfgrenze entfernt. Rennmotoren bewegen sich immer an der Klopfgrenze was wiederrum den ganzen Brennraum und die Hauptlager stark belastet und verschleißt.
Abschließend kann ich also sagen dass ein moderner Serienmotor mit großen Reserven, der immer warmgefahren und gut gewartet wurde, länger hält als bei einem Normalverbraucher der ihn einfach nur nutzt um von A nach B zu kommen (Verschleißteile wieder ausgenommen).
Ich denke ich habe die meisten Themen zumindest angeschnitten, wenn ich noch weiter ins Detail gehe wird ein kleiner Roman draus
Wir können gerne weiter über dieses Thema diskutieren, sollten aber wie Loki schon gesagt hat das nicht in diesem Fred machen. Bei Bedarf bitte einen neuen Fred dafür erstellen.
Gruß an alle und schönen Abend noch
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Wieso solls da anders aussehen ???
