Modelmotor

Servus,
ein kleines Hobby von mir liegt zur Zeit bei der Konstruktion eines Modelautos 1:6. Dieses soll natürlich einen Motor besitzen. Ich habe nun
mal das Gehäuse & Co. erstellt und möchte nun die frei werdenden Kräfte berechnen. Doch dazu muss zuerst einmal der Gasdruck + Temperatur im Kolben ermittelt werden. Wie geht man hier am besten vor?
Also meine Überlegeung ist, dass ich eine Umdrehung berechne. Start der berechnung liegt bei UT (Kolben unten und Temp. der Wände ca. 400-500 °C). Dann geht der Kolben nach oben, bis sich die Öffnungen schließen (Temp. der Wände ca. 400-450 °C). Hier nehme ich nun einen Überdruck von ca. 0,4 - 1 bar im Zylinder an. Wenn der Kolben OT erreicht hat, wird die Mischung gezündet. Wie berechnen ich nun die frei werdenden Kräfte und die Temperatur der Mischnung vor der Zündung? Wie hoch ist nach der Zündung bei OT der Überdruck im Zylinder?
Kann mir hier vielleicht jemand weiter helfen?
Achja der Luftbedraf(kg)/Kraftsoff(kg) und der mittl. Heizwert des Gemisch sind mir bekannt.
MfG, Thomas
Add pictures here
<% if( /^image/.test(type) ){ %>
<% } %>
<%-name%>
Add image file
Upload
Thomas Enzinger schrieb:

Manmanmanman,
hast du Maschinenbau studiert? Wenn nicht rate ich dazu. So eine Berechnung geht leider nicht im "Vorbeigehen".
Lies ggf. erst mal den "Küttner".
Gruß Matthias
Add pictures here
<% if( /^image/.test(type) ){ %>
<% } %>
<%-name%>
Add image file
Upload

Was soll die Anmache? Nein, noch nicht! Ich bin zur Zeit im 2. Jahr auf der Technikerschule, Fachrichtung Maschinenbau und werde wahrscheinlich danach auf der FH Maschinenbau belegen. Doch geht dich das waß an?

Das weiß ich auch. Da ich sowas noch nie gemacht habe, besitzte ich keinerlei Anhaltspunkte dafür und suche daher nach ein wenig unterstützung. Am Ende sollte die tatsächliche Leistung des Motors und Kräfte im Motor auf ca. 5-10% Genauigkeit stimmen. Bei der Konstruktion des Motors habe ich SolidWorks eingesetzt, doch leider kann SolidWorks noch keine Gasberechnungen durchführen(der Strömungsverlauf von Flüssigkeiten soll ja bereits mit der 2008 gorb berechnet werden können).

Kenne ich leider nicht. Ist das ein Buch zu Maschinenbau wie z.B. Roloff/Matek? Oder handlet sich hier um ein spezielles Buch dafür?
Was würdest du mir den Empfehlen?
MfG, Thomas
Add pictures here
<% if( /^image/.test(type) ){ %>
<% } %>
<%-name%>
Add image file
Upload

Berechnung hierfr ist extrem schwierig, weil hierbei nichts ideal ist. Selbst wenn Du den Wrmeverlust durch die Wand 0 setzen wrdest, gibt es alleine wegen des stark nichtidealen Gasverhaltens groe Schwierigkeiten. Auf 80% "genau" kannst Du vielleicht Glck haben. Tip: Dein Motor hat etwa 3,5cm Hubraum. Schau Dir mal Modellflugmotoren an und bercksichtige deren spezifische Gren (insbesonders. spezifisches Drehmoment). Dieses gibt Dir direkt Auskunft ber den Wirkungsgrad des Motors (wenn der Fllgrad 100% wre). Ansonsten, fr eine Worst Case Betrachtung rechne mit idealem Gas, schlimmer wird es dann nicht :-) 500 Wandtemperatur schaffst Du bei solch einem kleinen Motor sowieso nicht. Da gbe es auch keine Schmierung mehr. Bei einem groen Motor geht etwa 1/3 der Energie in die Khlung, also durch die Brennraumwandung. Beim kleinen Motor geht es eher auf 50% hoch.
Add pictures here
<% if( /^image/.test(type) ){ %>
<% } %>
<%-name%>
Add image file
Upload

ich dachte da eher an 1/3 Verlust von der Energie durch die Innenkühlung und Schmierung. Man sollte jedoch beachten, dass das Gemisch ca. 20% Synt. Öl enthält. Doch mein Problem bleibt, wie komme ich nach der Zündung auf den Gasdruck im Zylinder?
MfG, Thomas
Add pictures here
<% if( /^image/.test(type) ){ %>
<% } %>
<%-name%>
Add image file
Upload

"Einfach" und falsch gerechnet: Bei der Zndung wird die gesamte Energie in der Zeit 0 freigesetzt: Isochore Wrmezufuhr.
Dadurch steigt die Temperatur des Gases um dQ/cv an. dQ betrgt bei stchiometrischer Mischung etwa 3800J/Nltr. 1 Nltr hat eine Dichte von 1,29g/ltr und cv betrgt 0,700J/g, somit hat ein Nltr etwa 0,900J/ltr Wrmekapazitt. Das ergbe dann ein dT von 3800/0,9 = unglaubhaften 4200 K
Das ist das Problem. Die spezifische Wrmekapazitt ist leider Temperaturabhngig und man mte die ber den Bereich integrieren.
"Wahrscheinlich" ergibt sich ein dT von etwa 2000 K. Am Zndpunkt hast Du entsprechend der Verdichtung und Verdampfung des Treibstoffes vielleicht 500C, also 800 K. Der Druckerhhungsfaktor wre dann (2000K + 800 K) / 800 = 3.5
Wenn Du eine Verdichtung von 6 geschafft hast, hast Du einen Druck zum Zndzeitpunkt von p0*V^kappa =1* 6^1,4 = 12 bar. Der hchste Druck betrgt dann 12 * 3,5 = 43 bar.
Das war jetzt alles ein grober, falscher berschlag, dessen Ergebnis aber ungefhr stimmen knnte.
Add pictures here
<% if( /^image/.test(type) ){ %>
<% } %>
<%-name%>
Add image file
Upload
*Thomas Enzinger* wrote on Thu, 07-03-29 17:27:

Wenn Du das kannst, darfst Du den großen in der Automobilbranche selbst Dein Gehalt vorschlagen.
Add pictures here
<% if( /^image/.test(type) ){ %>
<% } %>
<%-name%>
Add image file
Upload
Matthias D. schrieb:

Der Rat ist immer gut. Allerdings habe ich bei Robert Stirling, Nikolaus-August Otto und Felix Wankel nichts von einem Studium des Maschinenbaus gelesen.
Vielleicht ist er ja talentiert und er stellt Fragen.

Ähm ... der Aufwand für die Berechnung lässt sich über die Qualität der Annahmen, Vereinfachungen und zulässigen Streubereiche schon ein wenig steuern. :-))
Gruß, Ralf.
--
www.ArsTechnica.de --- www.ArsMartialis.com

Add pictures here
<% if( /^image/.test(type) ){ %>
<% } %>
<%-name%>
Add image file
Upload
Ralf Pfeifer schrieb:

Würde ich jetzt nicht sagen. nöff ;-)

Jeep. Ich suche keine Lösung nach der 10ten Stelle nach dem Komma, sondern eine Annäherung.
MfG, Thomas
Add pictures here
<% if( /^image/.test(type) ){ %>
<% } %>
<%-name%>
Add image file
Upload
Thomas Enzinger schrub:

Du kannst ja z.B. hier anfangen mit lesen.
http://www.maschinenbau-fh.de/thermodynamik.html
Z.B. beim Otto-Kreisprozess und dann rückwärts die Webseiten durchgehen, bis du alles gefunden und verstanden hast, was du für eine überschlägige Rechnung brauchst.
Die Sache ist wirklich nicht so einfach kurz zu formulieren.
Spezielle Antwort auf die Frage: Benzin hat Heizwert. Bei der Verbrennung werden also soundsoviel Koule frei. Dann schaust du unter isochore Wärmekapazität, kurz c_v genannt nach, welche Temperaturerhöhung sich daraus ergibt. Aus der Proportionalität von Druck und Temperautr bei konstant gehaltenem Volumen kommst du auf den Druck.
Ja, das Volumen vergrößert sich wärend der Verbrennung, aber das fällt in die große Tonne zu den vielen anderen Vereifachungen hinein und weg.
CU Rollo
Add pictures here
<% if( /^image/.test(type) ){ %>
<% } %>
<%-name%>
Add image file
Upload
Thomas Enzinger schrieb:

Sei mal nicht gleich eingeschnappt !!! (albern)
Ich rate dir nur ab. Gasdruck und Thermokenntnisse helfen dir wenig. Machen die Sache nur noch schwieriger. Es gibt genügend Baupläne. Das Rad muß nicht unter extremem Aufwand immer neu erfunden werden !!!
P.S. willst du Entwicklungsing. werden ? P.P.S. Da rechnet auch nicht nur einer !!! Matthias
Add pictures here
<% if( /^image/.test(type) ){ %>
<% } %>
<%-name%>
Add image file
Upload
Thomas Enzinger wrote:

> Also meine Überlegeung ist, dass ich eine Umdrehung berechne. Start der

Uiui. Da freut sich der Schmierfilm aber.

Oder schon vorher, oder nachher. Modellmotörchen haben oft Glühzündung.

Such mal mit google nach Druckverlauf Ottomotor. Da findet man einige Kurven. Ich denke mal, dass das alles sehr von den Wärmeverlusten, der Geschwindigkeit der Kompression und tausenden von Faktoren abhängt, von denen die wenigsten stabil modellierbar sind. (Fachleute werden jetzt aufheulen...) Zitiert werden Drücke von 30-90 bar, mit Klopfen 110 bar und eventuell noch mehr.
--
mfg Rolf Bombach

Add pictures here
<% if( /^image/.test(type) ){ %>
<% } %>
<%-name%>
Add image file
Upload

Polytechforum.com is a website by engineers for engineers. It is not affiliated with any of manufacturers or vendors discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.