Ohne einige Vorteile längerer Pleuel in Abrede zu stellen: Wodurch ergibt sich eine längere Verweildauer?
Nebenbei darf ich vielleicht Ludwig Apfelbeck (den Vater der BMW-Vierventiler) zitieren:
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[FONT="]Eine deutliche Reduzierung der Reibungsverluste bringt eine Vergrößerung der wirksamen Pleuellänge. Das längere Pleuel sorgt dafür, dass die laterale Kraftkomponente am Kolben geringer wird, was bedeutet, dass der Kolben weniger stark an seine Lauffläche (den Zylinder) angepresst wird. Bei den BMW-Formel-2-Rennmotoren (und auch bei den Tourenwagen-Rennmotoren) wurde z. B die Pleuellänge von ursprünglich 135 mm auf 148 mm vergrößert, was nicht nur eine Anhebung der Nenndrehzahl zuließ, sondern auch einen messbaren Leistungsgewinn brachte. Die Veränderung der Pleuellänge ist freilich sehr teuer, da mit den neuen Pleueln auch noch andere Kolben benutzt werden müssen.
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[/FONT] gerd
Gerd, natürlich eine Berechtigte Frage und soll nicht zu Iritationen Führen
Der Grund von
längeren Pleuel ist folgender:
Stumpferer Winkel des Pleuels zur Zylinderwand,
das ergibt eine reduzierte Friktion und reduzierten Abrieb der Laufbuchse an der Stressflanke (thrust side" durch lateral side loads). Hierdurch entsteht bei den Boxern bekanntermaßen der erhöhte Ölkonsum und und das Blow By.
Geringere maximale Kolbenbeschleunigung (nicht Geschwindigkeit) zwischen OT und UT.
Weniger Hitzeentwicklung und Reibungsverluste, sowie die Entschärfung möglicher Ausfälle am Material. Der schmale Grad zwischen hohen Umdrehungen und dem Grenzbereich der metallurgisch maximal machbaren Kolbengeschwindigkeit und Belastung an Pleuel, Pleuelbolzen etc. wird hierduch zu Gunsten der U/min nach oben hin verschoben (höhere Drehzahlen).
Längereres Verweilen im OT und UT Bereich (dwell time)
für eine etwas bessere Auffüllung der Brennräume, da längere Ladezeiten für das Gemisch im allgemeinen und vor allem im hohen Drehzahlbereich mehr zur Verfügung steht. Mehr Zeit in der die Verbrennung ihre Kraft auf den Kolben einwirken lassen kann und eine bessere Unterstützung der Induktion und des Ausstoßverhaltens durch die längere Verweildauer respektive längere Einwirkung auf den Prozess der overlap phase, bei der ja bekanntlich Einlass und Auslassventile während der Ansaugphase gleichzeitig geöffnet sind
Kleiner Nachteil ist der Verlust von Drehmoment bei niedrigeren Drehzahlen.
Die Hersteller versuchen ein Pleuel/Hub Verhältnis von idealerweise 1.75:1 zu realisieren. Gängige Motoren variieren zwischen 1,6 und 1,8:1.
Weiterführend kommt noch dazu
..........wo die dadurch hervorgerufene Schwingung der Serien Kurbelwellen-Wuchtung darurch verstärkt Einfluß nimmt, im besonderen auf die Biegemomente (durchbiegen im x/10) an der KW (das durch Berechnung und Materialwahl gewollt ist, was nicht beteutet das sie sich mehr verformt).
Die Erklärung dafür ist wie folgt:
Der Boxermotor weißt keine freie Massenkräfte erster Ordnung noch freie Massenmomente erster Ordnung auf! Er hat durch seine symmetrische Bewegung keinerlei freie Kräfte und Momente (wenn man einmal den minimalen Versatz der gegenüberliegenden Kolben vernachlässigt), und zwar unabhängig von der Taktzahl und der Zylinderzahl! (Die Zylinderzahl muss lediglich immer gerade sein.)
Aber
Hierzu vorweg eine verblüffende Aussage,
„Die sich nach oben bewegenden Kolben bewegen sich nicht mit der gleichen Geschwindigkeit wie die sich nach unten bewegenden Kolben!“
Freilich, im zeitlichen Mittel betrachtet sind die Kolben gleich schnell, denn sie müssen ja immer zum gleichen Zeitpunkt am Oberen- bzw. Unteren Totpunkt ankommen. Auf ihrem Weg dorthin ist jedoch zuerst der eine Kolben schneller, dann der andere. Dies liegt nicht an elastischen Verformungen der Bauteile, sondern ist durch die Bewegungsgeometrie des Pleuels vorgegeben: Die Formel, die den Kolbengeweg in Abhängigkeit des Drehwinkels beschreibt, ist nämlich nicht ganz trivial wie man auf den ersten Blick vermuten würde, sondern eine Summe unendlich vieler Sinusfunktionen. Von diesen unendlich vielen Sinusfunktionen haben jedoch nur die ersten beiden Sinusfunktionen Relevanz für die Praxis, da die übrigen durch einen vorgestellten Koeffizienten vernachlässigbar kleine Anteile liefern. Wenn man also nun die Formel für den Kolbenweg aufgestellt hat, kann man diese nach der Zeit ableiten und erhält so die Geschwindigkeit des Kolbens. Leitet man die Geschwindigkeit nun erneut nach der Zeit ab, erhält man die Beschleunigung des Kolbens. Die Multiplikation der Beschleunigung mit der Kolbenmasse ergibt eine Kraft.
Die Massenkraft, die für die Motorvibrationen verantwortlich ist!
Bitte nicht die Mittlere Kolbengeschwindigkeit mit Kolbenbeschleunigung verwechseln.