Schwingungen bei Hubkolbenmotoren

Tobias Meyer schrieb:

Im Gegenteil: Beim 5-Zylinder tritt erst in der 10. Harmonischen eine Massenlängskraft auf, beim 4-Zylinder schon in der 2. Harmonischen. Die niedrigste Harmonische, in der beim 5-Zylinder etwas ungleichförmiges vorkommt, ist die 5. mit dem ungleichförmigen Umlaufmoment. Natürlich gibt es beim 5-Zylinder Kippmomente quer zur Kurbelwelle.

5 Zylinder auf 360° verteilt macht 72°. Was ist daran kompliziert?

Gruß Johannes

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Johannes Kerstiens
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Johannes Kerstiens schrieb:

Müsste es nicht, da viertakt und nur bei jeder zweiten Umdrehung gezündet wird, auf 720° verteilt werden?

Aber davon abgesehen: Eine Vierzylinderwelle hat alle Achsen in einer Ebene und kann daher sehr einfach gegossen werden, eine mit anderen Winkel als

180° stelle ich mir da schon problematischer vor, da es dann eine komplizierte Teilung braucht und man vor allem bei den Gegengewichten auf Hinterschneidungen achten muss.

Tobi

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Tobias Meyer

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Christoph Müller schrieb:

Wieso? 3, 4 sind zwei hintereinanderliegende Zylinder mit entgegengesetztem Gang - wenn ich mich nicht verdaddelt habe, sind da weder Massenkräfte noch Drehschwingungen vorhanden.

Zur Klarstellung: Das ist ein und derselbe Vierzylindermotor in zwei Ansichten - links mit den Kurbelwellen senkrecht zur Zeichenebene, und rechts waagerecht in der Zeichenebene, beide Kurbelwellen hintereinanderliegend.

Ausgleichswellen auch. Wobei ich nicht weiß, was an der zusätzlichen Kurbelwelle und dem Zahnradpaar, daß die beiden miteinander verbindet, denn nun so teuer sein soll. Man kommt weiterhin mit einer Kupplung und einer Vorgelegewelle aus.

Die Zickzackform des Motors ist vielleicht nicht so schön - vielleicht sollte man die Zylinder 3 und 4 nach oben klappen, dann wären die vier Zylinder oben im Quadrat angeordnet, wobei immer zwei diagonal gegenüberliegende Zylinder aufwärts und die beiden anderen abwärts gehen. Dann baut der Motor natürlich etwas länger, weil zwischen den Zylindern derselben Welle auch ausreichend Platz bleiben muß - bringt aber Platz für ein zusätzliches Kurbelwellenlager zwischen den beiden Pleuels.

Jedenfalls läuft der Motor bei quadratischer Zylinderanordnung völlig vibrationsfrei, man hat nur noch Gaskräfte in der Maschine, und wenn man die zu einem Achtzylinder-Boxermotor erweitert, sind diese Kräfte auch weg (allerdings wird der Motor u. U verdammt groß - obwohl: ich nehme mal einfach 1.104 ccm verteilt auf 8 Zylinder an, dann sind das pro Zylinder 138 ccm, was bei einem Kurzhuber mit Bohrung:Hub = 3:2 einen Zylinderdurchmesser von 64,1 mm und einen Hub von 42,7 mm ausmachen würde - der Motor hätte dann ungefähr Abmessungen von 180 mm x 180 mm bei einer Bauhöhe von 400 mm - will ich das mit einer Nenndrehzahl von 12.000 U/min unter meinem Mopped-Tank haben?

Ja, ich will! (Ist für ca. 100 kW gut - Kurzhuber bringt die Drehzahl, am besten mit vier Ventilen pro Zylinder und zwei obenliegenden Nockenwellen.)

Ja, das geht in die Richtung.

Manchmal gibt es natürlich auch einfach Betriebsblindheit in den Entwicklungsabteilungen.

Ich werde mir wohl demnächst wieder einen zulegen - so alt wie ich.

Gruß aus Bremen Ralf

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Ralf Kusmierz

Tobias Meyer schrieb:

Ja, klar. Dann hast Du einen Zapfen bei 0°, einen bei 144°, einen bei

288°, einen bei 432°=72° und einen bei 576°=216°. Also in Achsrichtung betrachtet einen pro 72°.

Die gleiche Problematik ergibt sich bei 3-Zylindern, R6-zylindern, V6-Zylindern, amerikanischen V8-Zylindern und 12-Zylindern.

Gruß Johannes

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Johannes Kerstiens

Johannes Kerstiens schrieb:

Bei vier Zylindern macht es halt doch einen erheblichen Unterschied. Bei einer Verteilung auf 360° hätte man einen alle 90°, bei der Verteilung auf

720° hat man je zwei alle 180°.

Tobi

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Tobias Meyer

Tobias Meyer schrieb:

Natürlich - gemeint war die geometrische Verteilung beim 5er, keine Theorie, warum die Verteilung ist wie sie ist.

Gruß Johannes

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Johannes Kerstiens

Tobias Meyer schrieb:

Kann man so nicht sagen. Vor 10 oder 15 Jahren haben VW und Audi parallel V-6 Motoren entwickelt.

Bei VW musste der Motor schmal sein, durfte aber hoch bauen. Ein breiter V6 mit den üblichen 60° Zylinderwinkel hätte die Knautschzone im Crash-Fall überbrückt und sich gleich auf den schoß des Beifahrers gesetzt.

Beim Längseinbau im Audi hätte ein hoher Motor eine schöne Ausbeulung in der Haube bewirkt, daher musste der Zylinderwinkel breit gewählt werden. Inzwischen (schon immer?) baut Audi 90°-V6 Motoren, vermutlich aus Platzgründen.

Für Laufruhe ist bei den 6-Zylindern nach dem Reihen-6-Zylinder der 60° und der 120° V-Motor (oder umgekehrt), der 6-Zylinder hat in diesem Fall also vor allem Prestige-Wert, aber wenig mit der besonderen Laufruhe der 6-Zylinder zu tun.

Gruß, Ralf.

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Ralf Pfeifer

Christoph Müller schrieb:

Wobei mein 34-PS-Sparkäfer seine maximale Leistung bei 3900/min abgab und aus ordentlichen 1,2-l Hubraum schöpfte. Andere Hersteller haben halt versucht, die Leistung aus kleinerem Hubraum mit höherer Drehzahl zu erreichen.

Gruß, Ralf

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Ralf Pfeifer

Tobias Meyer schrieb:

Ich glaube, ab 1976 hat Mercedes den 300D als Saug- und Turbodiesel gebaut, jeweils als 5-Zylinder. Mit den neuen Dieseln, die im 190er vorgestellt wurden kam auch der 250D als 5-Zylinder.

Offenbar hält Mercedes die 5-Zylinder für Rumpel-stielzchen, Benziner haben sie meines Wissens nicht gebaut und im Augenblick habe ich auch keine 5-Zylinder im Programm gefunden.

Gruß, Ralf.

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Ralf Pfeifer

Tom M. schrieb:

Im Prinzip fühlt der Fahrer ein undefinierbares Vibrieren. Mit den Mitteln der Fourieranalyse kann man mathematische Schubladen anlegen und sagen: Das Vibrieren läßt sich nachbilden, indem man es aus verschiedenen Unwuchten zusammensetzt, von denen eine mit der Kurbelwellendrehzahl rotiert (1. Ordnung), die nächste mit doppelter Kurbelwellendrehzahl (2. Ordnung), die nächste mit 3x Kurbelwellendrehzahl (3. Ordnung), usw.

Wenn Du dabei die Unwuchtmassen richtig wählst, kannst Du eine Person in eine Kabine setzen und hinterher wird sie nicht mehr unterscheiden können, ob die Vibration von einem echten Motor oder Deinen rotierenden Unwuchten kommt.

Wenn das in die eine Richtung geht, kann man es auch anderherum kompensieren: Du läßt eine Unwucht mit Kurbelwellendrehzahl mitrotieren, die entgegen der Unwucht im Kurbeltrieb wirkt. Dies wird üblicherweise Mit Gewichten an den Kurbelwangen (Stege zwischen Hubzapfen und Drehachse der Welle) erreicht.

Eine Ausgleichswelle rotiert üblicherweise mit doppelter Kurbelwellendrehzahl und beseitigt die Schwingungen 2. Ordnung. Porsche hat dies z.B. beim 944 4-Zylinder gemacht.

Es gibt noch eine andere Variante, die Schwingungen GANZ zu eliminieren: Du baust ein Pleuel, das nicht am Kolbenbolzen aufhört, sondern darüber hinausgeht und ein Gegengewicht trägt.

Das Gegengewicht und die Länge des Pleuels wird so gewählt, dass der Schwerpunkt des Ganzen im Hubzapfen der Kurbelwelle liegt - Pleuel, Kolben und Gegengewicht sind dann eine Art Kurzhantel, die man in der Mitte faßt und die auf einem Kreis um die Kurbelwelle rotiert. Dadurch bleiben nur noch Schwingungen 1. Ordnung übrig, die Du mit Ausgleichsgewichten an den Kurbelwangen kompensierst.

Je höher die Ordnung der Schwingung ist, um so weniger Energie hat sie. Der Einfluß von Schwingungen verliert sich mit der Ordnung auf ganz natürliche Weise.

Gruß, Ralf.

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Ralf Pfeifer

Christoph Müller schrieb:

^^^ 2. Ordnung

Gruß, Ralf

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Ralf Pfeifer

Ralf Pfeifer schrieb:

Ich habe vor kurzem einen Schnitt durch einen BMW-Motorradmotor gesehen, in dem sich zwei Kolben parallel bewegten, deren Masse durch ein großes Gewicht, das von der Kurbelwelle entgegen den Kolben auf und ab bewegt wurde, kompensiert werden sollte. Was hat es damit auf sich?

Tobi

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Tobias Meyer

Tobias Meyer schrieb:

Die Kurbelwellen werden gegossen? Dachte, dass die aus Gefügegründen geschmiedet sein müssten.

Servus Christoph Müller

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Christoph Müller

Tom M. schrieb:

Insbesondere die im Nahverkehr eingesetzten. Reisebusse laufen dagegen durchaus sehr angenehm ruhig.

Wahrscheinlich schon. Aber woher den Platz für die Maschine nehmen? Man will ja Fahrgästen was bieten und nicht dem Motor. Der soll doch nur Dienstleister sein und ansonsten das Maul halten. Dafür gibt's ja noch andere Methoden als die Boxeranordnung.

Servus Christoph Müller

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Christoph Müller

Ralf Kusmierz schrieb:

F ^ |-l-| -> Drehmoment durch . antiparallelen F Kraftangriff

Diese setzen nicht viel Energie um. Der Antrieb erfolgt über ein leichtes und billiges Antriebselement (kleine Kette, kleines Zahnrad...).

Die zu übertragende Leistung ist wesentlich größer. Aus einem kleinen Kettenantrieb werden plötzlich mächtige Zahnräder. Die SIND teurer.

Die sind auch nicht das Problem.

Jedes Lager kostet Geld und Wirkungsgrad. Wenn es um große Stückzahlen geht, schindet man selbst die Laus noch um ihren Balg.

Finde genügend zahlende Gleichgesinnte und das Ding wird gebaut. Nur frage ich mich, was du noch mit zwei obenliegenden Nockenwellen willst. Elektronische Direktansteuerung ist das Gebot der Stunde, damit das Ding im ersten Gang von 0 bis 100 km/h gefahren werden kann. ;-)

Mit historischer Nummer? ;-)

Servus Christoph Müller

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Christoph Müller

Ralf Pfeifer schrieb:

Stimmt.

Servus Christoph Müller

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Christoph Müller

Christoph Müller schrieb:

Auch bei geschmiedeten Kurbelwellen kann man keine Hinterschneidungen gebrauchen...

Tobi

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Tobias Meyer

Am Mon, 21 Aug 2006 19:51:38 +0200 schrieb Ralf Pfeifer:

Man kann beide eliminieren, dann kommen allerdings z.B. beim schon Einzylindertriebwerk 4 Ausgleichswellen zum Einsatz - jeweils zwei in Kurbelwellendrehzahl und zwei mit der zweifachen Drehzahl.

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Björn Schreiber

Tobias Meyer schrieb:

parallel oder antiparallel? Wahrscheinlich antiparallel. Sie laufen also immer in die entgegengesetzte Richtung.

Wenn wirklich parallel und nicht antiparallel, dann ging's wohl zum einen um eine billigere Kurbelwelle und zum Anderen darum, ein möglichst intensives Gefühl von Kraft durch heftiges Geschüttel hervorzurufen. Moto Guzzi baute (baut vielleicht noch) eine 500er oder größer als Einzylindermaschine. Vorteil: Durchzug von den niedrigsten Drehzahlen ab. Ist also was für Schaltfaule, die trotzdem rasant vorankommen wollen. Treffender Spitzname des Motorrads: Dampfhammer.

Servus Christoph Müller

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Christoph Müller

Christoph Müller schrieb:

Parallel.

Eher umgekehrt, das sieht so aus:

+---+ | o | Kolben |/ | / Pleuelstange o==o==o Kurbelwelle

Und von vorne, Kurbelwelle um 90° gedreht:

+---+ +---+ | = | | = | Kolben | | | | | | | | Pleuelstangen +=+ +=+ | | | | ==+ +=+ +=+ +== Kurbelwelle |#| +=+ # schweres Gewicht

Das Gewicht war aber nicht einfach ein Körper, der starr an der Kurbelwelle hängt, sondern sieht etwa so aus:

,-----------. ,----´ _____ \ | O (__O__) | `----. / `-----------´

Es ist links fest gelagert, rechts bewegt sich die Kurbelwelle in einem Langloch. Also quasi ein dritter, toter Zylinder.

Tobi

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Tobias Meyer

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