Kleine Frage über der Nockenwellenverstellung

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Hallo Leute. Ich habe mal ein kleine Frage über der Nockenwellenverstellung.

Bei hohen Drehzahlen (und auch Last) wird das Drehmoment immer geringer. Der Grund ist, dass die Füllmenge vom Zylinder zu gering wird , weil der Motor in dieser kurzen Zeit nicht so viel Luft-Krafstoff-Gemisch eingesaugen kann. Und eine Lösung dafür ist , die Nockenwellenverstellung.

Man kann mit der Nockenwellenverstellung entweder das Einlassventil später schließen , damit nach UT immer noch etwas Gemisch nachgeschoben wird, (weil Luft sehr träge ist ) und dadurch die Füllmenge optimiert wird oder man kann das Einlassventil früher öffnen, damit noch vom letzten ansaug Takt die sich noch bewegende Luftsäule ausgenutzt werden kann.

Und ich wollte einfach nur fragen , ob das stimmt.

Und noch ein kleine Nebenfrage : Drosselverluste.
Drosselverluste sind die Verluste , die beim Ansaugen auftreten, weil die Drosselklappe „im Weg“ ist und der Kolben sich so zu sagen an der Drosselklappe ansaugt. Dafür gibt es auch eine Lösung, die auch mit der Nockenwellenverstellung zu tun hat undzwar können manche Nockenwellenverstellungen auch den Hub des Ventils einstellen. Sprich die Nockenwelle übernimmt dann den Job der Drosselklappe und drosselt die einzusaugende Luft , indem entweder der Hub des Ventils größer oder kleiner wird. Dann habe ich mich aber gefragt, was das bringen soll , weil dann sind doch die Drosselverluste am Ventil?
Und die Lösung zu dieser Frage ist , dass sich dadurch der Unterdruck nur im Brennraum befindet und nicht im gesamten Ansaugstutzen , wie bei der DK. Und dadurch wird quasi der Kolben nach UT wieder buchstäblich in Richtung OT gesaugt. Für die die das nicht so ganz verstehen : nimmt euch eine Apotheken Spritze und zieht die Spritze c.a 20 % raus und danach legt ihr euer Finger auf die Spritze und zieht weiter. Dann lässt ihr los und ihr merkt, dass die Spritze wieder auf 20% zurück .
Stimmt das genauso?
Danke

#2

Hallo,
Wie lange ein Ventil geöffnet ist, bestimmt die Form des Nockens: Also wenn früher geöffnet wird, dann wird auch früher geschlossen. Oder wenn später geöffnet wir, dann wir auch später geschlossen.
Insgesamt kann man natürlich durch eine Nockenwellen- Verstellung den Öffnungs- bzw. Schließpunkt vor- oder später einsetzen lassen. Eine Nockenwellen-Verstellung kenne ich konkret für den Antrieb von Diesel-Einspritzpumpen, um den Förderbeginn der Pumpe bei steigenden Drehzahlen des Motors vor zu verlegen.

Aber was heißt eigentlich „Schließen“ im Falle eines Ventils?
Das Ventil macht einen bestimmten Weg, um zu öffnen. Das Schließen des Ventils braucht eine gewisse Zeit. Also von voll geöffneten Zustand muss das Ventil zurückschnappen, muss beschleunigen, sich Richtung Ventilsitz bewegen, wo e dann abrupt zum Stehen kommt. Stell dir diesen Vorgang mal so vor, als gäbe es die Nockenwelle nicht und das Ventil kann ohne Einfluss der Nockenwenn einfach „zurückschnappen“. Dieses Zurückschnappen braucht eine gewisse, konstante Zeit.
Währenddessen bewegt sich aber der Kolben. Bei hohen Drehzahlen sehr schnell, bei geringen Drehzahlen langsam. Wenn das Ventil bei einer hohen Drehzahl zurüschnappt, dann hat der Kolben während der Zurückschapp-Zeit einen relativ weiten Weg zurück gelegt. Bei geringerer Drehzahl legt der Kolben während der Zurückschnapp-Zeit einen relativ kleineren Weg zurück. So lässt sich schonmal ein Teil der Spülverluste bei höherer Drehzahl erklären.

Heute sind die Motoren in der Regel eigentlich aufgeladen, das heißt, dass die Luft reingedrückt wird. Aber da gibt es auch eine Menge Details, die in sehr interessant sind. Zum Beispiel die kombinierte Aufladung. Hier mal eine Idee davon.

Welche Drosselklappe? Oder sind wir beim Oldtimer und beim sogenannten Vergaser?
Wer baut denn eine Drosselklappe in den Weg ein? Kannst du mal den Hersteller nennen?

Davon habe ich noch nicht gehört. Aber mein Wissen darüber ist vielleicht etwas verrostet. Aber ein größerer Hub des Ventils hätte auf jeden auch eine längere Schließzeit zur Folge, siehe oben.

Wozu wird der Luftstrom gedrosselt?
Ich kenne eine Drosselklappe im Abgasrohr, damit der Motor beim bergab Fahren mehr bremst und man so weniger Bremsbelag-Verschleiß hat. Aber wie gesagt, vieleicht bin ich veraltet …

Diie Frage ist wohl berechtigt.

Unterdruck im Brennraum?

???

Die Kraft wirkt auf den Kolben von OT nach UT. Dass der Kolben von UT nach OT angesaugt wird, wie gesagt … das kenne ich nicht.

tja, zu denen gehöre ich wohl … :face_with_hand_over_mouth:

Schöne Grüße
Alfons

#3

Hersteller sogenannter Benzinmotoren.

Wie wird denn sonst die Zündfähigkeit des Gemisches sichergestellt?

#4

zum Beispiel, indem man so viel Kraftstoff einspritzt, wie das Gemisch braucht, um optimal zündfähig zu sein.
Schöne Grüße
Alfons

#5

Ohne Drosselklappe oder andere Hindernisse in der Ansaugung wirst du stets viel zuviel Luft ansaugen.
Wenn du dann das absolute Minimium an Benzin dazu gibst, hast du immer noch viel mehr Leistung als benötigt.

#6

Hi!

@X_Strom hat schon recht!
In einem Benziner hat man immer ein stöchiometrisches Verhältnis, es ist exakt so viel Sauerstoff im Zylinder, um das Benzin vollständig zu verbrennen.

Abseits von Vollgas muss also auch weniger Sauerstoff rein, und das geht über die Drosselklappe. Bei Standgas hast du durchaus -0,8Bar oder weniger im Zylinder, und auch bei Teillast ist da ein gewisser Unterdruck. Bei Vollgas und niedrigen Drehzahlen ist der Druck nahe am Umgebungsdruck, mit steigender Drehzahl fällt er wieder. Den Abfall kann man verringern, indem der gesamte Ansaugtrakt größer dimensioniert wird.

Ein Turbo erhöht zwar den Gesantdruck, dennoch gibt es einen Druckabfall vom Turbo bis in den Zylinder.

Aber bei Teillast ist der Unterdruck prinzipbedingt notwendig, und es kostet zusätzliche Energie, gegen diesen Unterdruck Luft zu ziehen.

Wie die Nockenwelle dagegen helfen kann, weiss ich nicht. Aber eine Methode ist die Abgasrückführung. Man füllt so zusätzliches, sauerstofffreies gas in den Zylinder, wodurch der Unterdruck weniger stark ist, und der Motor dafür weniger Energie aufwenden muss. Das geht nur in gewissen Grenzen, weil das Gemisch bei zu wenig Sauerstoffkonzentration nicht mehr zündet.

#7

Interessant. Aber du hast jetzt das Thema gewechselt. Zuerst hast du über ein zündfähiges Gemisch gesprochen, das du über eine Drosselklappe realisieren willst, und jetzt sprichst du von einer Gesamtmenge einer Ladung , die mit einer Drosselklappe hergestellt wird.

Aber vielleicht kannst du die Idee etwas genauer erklären.
Schöne Grüße
Alfons

#8

.

Du denkst, man könne die Zündfähigkeit auch ohne Drosselung der Ansaugluft erreichen, indem man einfach die passende Benzinmenge einspritzt.
Du hältst eine Drosselklappe für ein nur noch in Oldtimern vorkommendes Bauteil.

Das ist falsch.

Wenn man die Ansaugluft nicht drosselt (meistens durch Drosselklappen, bei einigen Motoren durch Reduzierung des Ventilhubs), dann ist der Motor für den realen Einsatz unbrauchbar.

Es ist kein Themenwechsel. Es sind die zwei Variablen, die das Gemisch definieren:
Luftmasse und Benzinmasse.
Wenn ich das eine ohne Drosselung durchlaufen lasse, muss ich auch das andere erhöhen.

Ein Vierzylinder-Motor, der mit 800 /min im Leerlauf vor sich hin läuft zündet 1600mal pro Minute. Wenn er 1,6l Hubraum hat, dann veratmet er ungedrosselt und ohne Aufladung rechnerisch maximal 640 Liter pro Minute. Ziehen wir großzügig 25% ab, weil ein vollständiger Luftwechsel kaum möglich ist: es bleiben 480 Liter pro Minute.
Das wären dann 28,8 m³ Luft in der Stunde, das sind etwa 34,6 kg.
Mit lambda = 1 werden dazu etwa 2,4 kg Benzin pro Stunde benötigt, das sind dann 3,2 l Benzin pro Stunde.
Und was benötigt der Motor tatsächlich im Leerlauf? Der Benziner meiner Eltern zeigt mir 0,6 l/h im Leerlauf an.

Soll ich jetzt glauben, der Motor würde mit λ=5 laufen?

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#9

Als Literatur zu diesem Thema empfehle ich das Buch von Ludwig Apfelbeck - Wege zum Hochleistungs-Viertaktmotor.

Da ist alles beschrieben. Und Herr Apfelbeck war damals der Motorenpabst bei BMW.

Gruß
Trianon