Warum sind Supersportmotoren der 1-L-Klasse nicht ultrakurzhubig?
Hallo zusammen,
ich vergleiche gerade die GSX-R Modelle mit 599ccm und 999ccm. Der "kleine" Motor leistet 126 PS bei 13.500 U/pm bei einem Bohrung/Hubverhältnis von 67,0mm zu 42,5 mm (also Literleistung = 210 PS). Der große Motor leistet "nur" 185 PS bei 12.000 U/pm, bei einem Verhältnis von 73,4 x 59,0 mm. Wenn der große Motor kurzhubiger ausgelegt würde (im gleichen Verhältnis wie der 6er Motor) müsste er doch ebenfalls 210 PS ereichen (können).
Das wäre in dieser Klasse praktisch für die Mitbewerber ein Totschlagargument. Warum wird dieser Motor nicht so gebaut? Liegt es an den ca. 4 cm mehr Breite, die der Motor bauen würde, oder an den max. m/s2, die ja auch berücksichtigt werden müssen (darin liegt meine Vermutung). Mir spuken immer noch 22 m/s2 im Kopf herum. Wo ist der Grund versteckt, bzw. wo ist mein Denkfehler? Für sachdienliche Hinweise bin ich dankbar. .-))
Es grüßt Euch der "junge" "Alte" aus Kiel. :-)
2 Antworten
Du sprichst das Kernproblem an, vor dem jeder Motorenkonsrfen muß.
Wenn wir mal geometrische Fragen wie Motorenbreite außer Acht lassen, geht es um folgenden Zusammenhang. Extrem kurzhubige Motoren können nicht nur höher drehen als Quadratische oder gar Langhuber, sie müssen das auch um einen brauchbare Spitzenleistung zu erzielen. Bei größeren Motoren gibt es da 2 Punkte, die dieser Entwicklung Grenzen setzen.
1) Kurzer Hub gibt einen größere Bohrung. Größere Bohrung gibt dickere und dadurch schwerere Kolben. Da der Kolben bei jeder Umdrehung 2x bis zum Stillstand abgebremst wird und dann wieder beschleunigt, sucht man die Kolben so leicht wie möglich zu machen, weil sonst die Kolbenbolzen - und Pleuelfußlager überlastet werden und eventuell das Pleuel reißen kann.
2) Du sprichst von einer maximalen durchschnittlichen Kolbengeschwindigkeit von 22 m /sek. Die Grenze liegt heute etwas höher, bei ca. 25. Nur - es ist nicht das Gleiche, ob ein Kurzhuber oder ein Langhuber diese Kolbengeschwindigkeit erreicht. Ein gut gebauter Langhuber kann bis zu 28 m/sek erreichen, ohne Schaden zu nehmen, ein extremer Kurzhuber überschreitet seine Grenze meist schon bei 21-22 m/sek. Der Grund liegt darin, daß beim Langhuber der Hubzapfen einen größeren und daher weicheren Bogen beschreibt aus ein Kurzhuber. Daher sind an den Totpunkten die Beschleunigungskräfte beim Kurzhuber wesentlich höher als beim Langhuber. Rechnet man dann noch den schwereren Kolben des Kurzhubers hinzu, dann erreicht man sehr schnell Belastungswerte, die den Kurzhuber überlasten. Die Kräfte an den Totpunkten steigen quadratisch, teilweise sogar im Kubus an, die Querschnitsflächen der Pleuel und die Lagerflächen aber nur einfach. Das heißt, die Kräfte überfordern die Bauteile sehr schnell.
Der Konstrukteur muß also immer einen goldenen Mittelweg finden. Da die Kolben von größeren Motoren von Haus aus schwerer sind, als bei kleinen, muß man da etwas weiter weg vom Kurzhuber.
Die BMW R 1000 RR ist kein Maßstab. Sie wurde als Homolagationsmaschine für eine Rennserie entwickelt. Die Motorengeometrie entspricht nicht der einer Straßen - Serienmaschine. Physikalische Grenzen kann ich mit dem entsprechenden Aufwand immer etwas dehnen, aber nicht aufheben. Hätte BMW eine Straßensportmaschine entwickelt ohne Rennambitionen, dann wäre der Motor wesentlich langhubiger ausgefallen. Die R 1000 RR repräsentiert nicht eine neue Technik sonder nur einen Sonderfall wegen besonderer Einsatzzwecke.
Meine Literleistung lag bei 4 Sekunden. Heute geht´s gemütlicher.
Ich war da eher "langhubiger". 5 Liter in 2 Stunden waren Durchschnitt.
Hmm, du schlussfolgerst indem du einen 1-Liter Motor mit einem 600er Motor vergleichst, dass ein kurzhubiger Motor im Gegensatz zum Langhuber mehr (Maximal-) Leistung hat... ist das bei gleichem Hubraum und gleicher Kompression (und natürlich höherer Maximaldrehzahl beim Kurzhuber) überhaupt so?
Frage wirklich aus Unwissenheit, lasse mich gerne belehren.
Natürlich kann ein Kurzhuber bei gleichem Hubraum und höherer Drehzahl mehr Gas- Luftgemisch umsetzen.... aber nehmen wir einmal an, der Langhuber könnte genauso hoch drehen wie der Kurzhuber (d.h. die mittlere Kolbengeschwindigkeit wäre beim Langhuber zwar höher, aber tolerierbar (siehe Post von Chapp)) , hätte der Kurzhuber dann immer noch mehr Leistung?
Auch dann kann der Langhuber das nicht. Wegen der kleineren Kolbenfläche hat der Langhuber kleinere Ein- und Auslaßquerschnitte. Das bedeutet, daß bei gleichem Gasdurchsatz im Langhuber die Gasgeschwindigkeit im Ein - und Auslaß höher ist als beim Kurzhuber. Dadurch steigt der Strömungswiderstand extrem an und "erdrosselt" den Langhuber. Deshalb macht er auch bei der Drehzahl relativ früh Schluß. Bei etwa 30m/sek wird die Strömung turbulent und der Motor bekommt keine Luft mehr. Bei Kompressormotoren läßt sich diese Grenze weit hinausschieben, weshalb langhubige Motoren mit Lader extreme Leistungen erreichen können.
Bei Langhubern mit Vergaser konnten die hohen Strömungsgeschwindigkeiten dazu führen, daß der Vergaser vereist ist und der Motor stehenblieb. Größere Ventile, aufgebohrte Kanäle und ein größerer Vergaser konnten da Abhilfe schaffen.
Noch ein Wort zur Literleistung:
Ein größerer Motor wird nie die Literleistung eines kleineren erreichen. Der Grund liegt in der thermischen Belastung. je höher die Literleistung, desto heißer wird ein Motor. Ein kleinerer Motor hat im Verhältnis zum Hubraum eine größere Wärmeabstrahlfläche als ein größerer. Er kann als mehr Wärme abführen und erträgt daher eine höhere Literleistung.