Mittlerer Verbrennungsdruck

Diskutiere Mittlerer Verbrennungsdruck im Forum Technische Erklärungen im Bereich Technik - Was meint Otfried mit 'hohem Mitteldruck' eigentlich? Ich möchte das mal am Beispiel eines drosselklappengesteuerten Otto-Motors erläutern...
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Nockenwellenverstellung Ferrari F360

Hallo Otfried,

der Auszug aus dem Handbuch schafft Klarheit in bezug auf den F 131 B.

- keine Phasenverstellung für die Einlaßnockenwelle
- kein variabler Ventilhub
- Phasenverstellung für die Auslaßnockenwelle (aber nur die Endstellungen, keine Zwischenstellungen möglich)

Dies ist allerdings ungewöhnlich, daß nur die Auslaßnockenwelle verstellt wird und war mir bisher unbekannt. In den Anfangszeiten der Nockenwellenverstellungen wurden in den mir bekannten Fällen nur die Einlaßnockenwellen verstellt (MB, BMW). Und da konnten halt zunächst nur die Endstellungen eingestellt werden, wie bei diesem Ferrari-Motor.

Mittlerweile verstellt man ja beide Nockenwellen stufenlos, was natürlich das Optimum darstellt.

Das in der technischen Zeichnung erkennbare EV ist sicher das mittlere. Das steht ja schon fast senkrecht zur Zylinderachse.

Jetzt weiß ich auch, was Du mit der Einlaßkanalsteuerung meintest.

Der F360 (F 131 B) hat eine Sauganlage mit zwei verschiedenen Rohrlängen und -durchmessern. Die dünneren, längeren und gebogenen 'Drehmomentsaugrohre' sind bis 5.000 U/min aktiviert; die dickeren, kürzeren und senkrecht stehenden 'Leistungssaugrohre' werden über Einzeldrosselklappen ab 5.000 U/min geöffnet.

Gruß und ebenfalls frohe Ostern.
 
Einlasskanalsteuerung

ChromeVanadiumM schrieb:
...
Jetzt weiß ich auch, was Du mit der Einlaßkanalsteuerung meintest.

Der F360 (F 131 B) hat eine Sauganlage mit zwei verschiedenen Rohrlängen und -durchmessern. Die dünneren, längeren und gebogenen 'Drehmomentsaugrohre' sind bis 5.000 U/min aktiviert; die dickeren, kürzeren und senkrecht stehenden 'Leistungssaugrohre' werden über Einzeldrosselklappen ab 5.000 U/min geöffnet. ...

Gibt es bei vielen Herstellern. Hierzu passt der Begriff "Schaltsaugrohr". Motoren wie der M 112 oder M 272 haben es ebenfalls zur Maximierung des Drehmoments im unteren Drehzahlbereich. Es findet eine "winzige" Aufladung durch die Schwingung der Luftsäule statt! :D


Gut Nacht,
 
Schaltsaugrohr

Hallo Patrick,

das mit dem Schaltsaugrohr hätte ich in meinem Beispiel zum Ferrari-Motor eigentlich auch selber erwähnen können, hatte es allerdings vergessen.

Das in Deinem zweiten Link oben zeichnerisch abgebildete Schaltsaugrohr dürfte das der BMW V8 mit Valvetronic sein (Motor N62), welche im aktuellen 7er 2001 eingeführt wurden.
Die Besonderheit hierbei ist, daß dieses Schaltsaugrohr voll variabel arbeitet, das heißt, die Saugrohrlänge läßt sich stufenlos von 230 mm - 670 mm verstellen. Dies wird von der DME (Digitale Motor Elektronik) gesteuert.
Damit führte BMW als erster Hersteller stufenlos verstellbare Saugrohre ein.

Diese Maßnahme dient - genau so, wie die stufenlose Nockenwellenverstellung - zur Verbesserung des Mitteldrucks der Motoren in Höhe und Verlauf.

Gruß.
 
Verstellbare Saugrohre

Hallo Patrick,

interessanter Link, den habe ich mir erst einmal gespeichert.

Das einzige voll variable (stufenlos verstellbare) Saugrohr, welches ich darin gefunden habe, ist das aus meinem Beispiel zum BMW 7er (N62). Dieser Motor ist natürlich mittlerweile auch in anderen BMW-Baureihen zu finden.
Die im Link aufgeführten Saugrohre der anderen Fz-Hersteller arbeiten entweder zwei- oder dreistufig.
Mir ist momentan nicht bekannt, ob andere Fz-Hersteller mittlerweile stufenlos verstellbare Saugrohre einsetzen. Zu vermuten wäre es aber.

Gruß.
 
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Schaltsaugrohre

Hallo,

heute war ich mit Wartungsarbeiten an einem Pflegefahrzeug beschäftigt. Dabei handelt es sich um einen '93er Opel Omega-A-Caravan 2,6i (Motor-Code C 26 NE).

Bei diesem Motor handelt es sich um den von Opel so genannten CIH-Motor (Camshaft In Head). Die CIH-Motoren wurden von Opel in den 60er-Jahren eingeführt; und sie wurden bis in die 90er-Jahre weiter entwickelt und in Opel-Modellen als 4- und 6-Zylinder-Reihenmotoren eingesetzt.

Der Zylinderabstand war 105 mm (für heutige Verhältnisse sehr groß und deshalb waren die R6 auch schon ziemlich lang) und der Hub war grundsätzlich 69,8 mm.

Zu dieser Zeit bauten die Motorkonstrukteure gemäß der damaligen Meinung kurzhubig und war da auch noch Zwei-Ventiltechnik das Maß aller Dinge. Und die CIH-Zylinderköpfe waren nicht in Querstromtechnik ausgelegt, das heißt, Ein- und Auslaß befanden sich auf der gleichen Seite des Zylinderkopfes. Die Zylinderköpfe und die Motorblöcke wurden aus Grauguß gegossen.

Jetzt zu den konkreten Daten dieses Motors C 26 NE:

- Otto-R6-Zwei-Ventiler-Sauger, ausgelegt auf Super 95 ROZ
- Schadstoffeinstufung in Euro 1 (geregelter 3-Wege-Kat)
- Bosch Motronic M 1.5
- Verdichtung 9,2
- Bohrung x Hub --> 88,8 mm x 69,8 mm
- Hubraum 2.594 cm³
- Nennleistung 150 PS (110 kW) bei 5.600 U/min
- max. Drehmoment 220 Nm bei 3.600 U/min
- max. Mitteldruck 10,7 bar
- mittlere Kolbengeschwindigkeit bei Nenndrehzahl 13,0 m/s

Mit diesen Leistungsdaten ließe sich heute natürlich kein Blumentopf gewinnen. Allerdings ist diese Konstruktion bei den Sechs-Zylindern unter Verwendung der heutigen Betriebsstoffe für Laufleistungen von vermutlich über 500.000 km gut, vernünftige Behandlung und regelmäßige Wartung vorausgesetzt. Der aktuell beschriebene Motor hat 277.000 km gelaufen. Und dies nicht immer mit guten bis besten Motorölen. Trotzdem ist er noch gut in Schuß.

Bemerkenswert ist allerdings, daß Opel diesen Motor mit dem DUAL RAM System ausstattete, welches den Drehmomentverlauf in den unteren Drehzahlbereichen verbesserte. Dieses System führte Opel bereits Ende der '80er-Jahre ein.

Mit DUAL RAM laufen die R6 bis etwa 4.000 U/min schwingungstechnisch wie zwei Dreizylinder, was den Drehmomentverlauf im unteren Bereich verbessert.

Ausbaustufen mit Vierventil-Zylinderköpfen beschreibe ich alsbald, dabei wurden deutliche Mitteldrucksteigerungen realisiert.

Gruß.
 
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Weitere Motor-Vergleiche

Hallo,

möchte den zuvor beschriebenen Opel-Motor C 26 NE noch mit einigen weiteren Opel-Motoren vergleichen, um die Mitteldrucksteigerungen durch Vierventiltechnik zu verdeutlichen.
Zum Vergleich habe ich mir einen passenden Mercedes-Motor dieser Zeit ausgesucht, damit es nicht zu langweilig wird, ist ja hier schließlich ein Mercedes-Forum.

Einige Jahre vor dem Ende der Reihensechszylinder-Ära bei Opel wurde der 3-l-R6-Motor (C 30 NE) 1989 auf Vierventiltechnik umgestellt (C 30 SE). Dazu wurde auch der Motorblock neu konstruiert, der Zylinderabstand von 105 mm aber beibehalten. Weiterhin erhielt dieser Motor auch das DUAL RAM-Schaltsaugrohr des C 26 NE. Erwähnenswert wäre auch noch der für damalige Verhältnisse sehr geringe Ventilwinkel von nur 29°.

Zum besseren Vergleich setze ich die Daten der 3-l-R6-Variante des Opel-Zwei-Ventilers (C 30 NE) in () dahinter. Dieser Motor verfügt allerdings nicht über ein Schaltsaugrohr.

Beide Motore erfüllen Euro 1 und sind für Super 95 ROZ ausgelegt.

- Verdichtung 10,0 (9,2)
- Bohrung x Hub --> 95 mm x 69,8 mm
- Hubraum 2.969 cm³
- Nennleistung 204 PS/150 kW bei 6.000 U/min (177 PS/130 kW bei 5.800 U/min)
- max. Drehmoment 270 Nm bei 3.600 U/min (240 Nm bei 4.200 U/min)
- max. Mitteldruck 11,4 bar (10,2 bar)
- mittlere Kolbengeschwindigkeit bei Nenndrehzahl 14,0 m/s (13,5 m/s)

Das max. Drehmoment konnte beim Vier-Ventiler um 12,5 % und die Nennleistung um 15,3 % gesteigert werden.

Hier zum Vergleich die Daten des entsprechenden 3-l-R6-Vier-Ventil-Mercedes Motors. Dieser weist einen auch für damalige Verhältnisse recht großen Ventilwinkel von 50° auf. Weiterhin ist der Motor mit einer Phasenverstellung für die Einlaßnockenwelle mit einem Verstellbereich von 34° versehen. Die spezifischen Werte des Mercedes-Motors wären sicherlich noch etwas höher ausgefallen, hätte man nicht die leistungszehrende Bosch KE-Jetronic mit ihrer Stauklappe verwendet. Der Motor verfügte zur weiteren Schadstoffreduzierung über eine Sekundärlufteinblasung.

- Verdichtung 10,0
- Bohrung x Hub --> 88,5 mm x 80,2 mm
- 2.980 cm³
- Nennleistung 231 PS oder 170 kW bei 6.300 U/min
- max. Drehmoment 272 Nm bei 4.600 U/min
- max. Mitteldruck 11,5 bar
- mittlere Kolbengeschwindigkeit bei Nenndrehzahl 16,8 m/s

Beide 3-l-Vier-Ventiler lassen sich gut miteinander vergleichen, da sie im gleichen Jahr eingeführt wurden und auch sonst einige Gemeinsamkeiten haben (z. B. direkte Ventilbetätigung über hydraulische Tassenstößel).

In einigen Bereichen unterscheiden sie sich zum Teil aber deutlich, u. a. beim Ventilwinkel, im Bohrungs-/Hubverhältnis und bei der Gemischaufbereitung (Opel hier mit Bosch Motronic und Luftmengenmesser).
Beide Hersteller trafen Maßnahmen zur Verbesserung des Drehmomentverlaufs, Opel mit Schaltsaugrohr, Mercedes mit Phasenverstellung der Einlaßnockenwelle.

Das etwa gleiche max. Drehmoment liegt beim Opel-Motor 1.000 U/min früher an, die 13,2 % höhere Nennleistung des Mercedes-Motors bei etwas höherer Drehzahl.
Aufgrund des größeren Hubes und der höheren Nenndrehzahl des Mercedes-Motors liegt dessen mittlere Kolbengeschwindigkeit bei Nenndrehzahl um 20 % über der des Opel-Motors.

Interessant wäre noch ein Vergleich des entsprechenden 3-l-R6-Zwei-Ventil-Motors dieser Zeit von Mercedes mit den hier beschriebenen 3-l-Motoren.
Aber dazu liegen mir keine Daten vor, ich erinnere nur 188 PS Nennleistung. Da können aber sicher Otfried oder Patrick behilflich sein.

Hoffe, ich habe mich bei der Zusammenstellung der Daten nicht vertan, :D

Gruß.

Edit:
Habe diesen Beitrag gerade noch einmal gelesen. Dabei sind mir kleinere Fehler aufgefallen, die ich korrigiert und kursiv geschrieben habe. Der Inhalt des Beitrags wurde dadurch aber nicht geändert.

Gruß.
 
Zuletzt bearbeitet:
M 104 E 30/2

Hallo!

Der M 104 E 30/2 mit 4-Ventiltechnik und 170 kW / 231 PS {M 104.981} wurde im 300 SL-24 {R 129.061} verbaut.

In der W-124-Mittelklasselimousine 300 E-24 {W 124.031} leistete der Motor {M 104.980} nur 162 kW / 220 PS bei 6400 1/min und 265 Nm bei 4600 1/min.

Der Drehmomentverlauf ist aber ziemlich flach, selbst bei 3000 1/min liegen noch rund 250 Nm (im 300 SL-24) bzw. rund 245 Nm (im 300 E-24) an.

Der Hubraum ist mit 2960 cm³ angegeben. Die Höchstdrehzahl liegt bei 7000 1/min.


Gut Nacht,
 
Mercedes 3-l-R6-Zwei-Ventiler

Hallo Patrick,

kannst Du noch die Daten dieses von mir im Thema genannten Motors ermitteln?

Gruß.
 
M 103

ChromeVanadiumM schrieb:
Hallo Patrick,

kannst Du noch die Daten dieses von mir im Thema genannten Motors ermitteln?

Gruß.

Bin dran ... :D
 
M 103 E 30

ChromeVanadiumM schrieb:
... Interessant wäre noch ein Vergleich des entsprechenden 3-l-R6-Zwei-Ventil-Motors dieser Zeit von Mercedes mit den hier beschriebenen 3-l-Motoren.
Aber dazu liegen mir keine Daten vor, ich erinnere nur 188 PS Nennleistung. Da können aber sicher Otfried oder Patrick behilflich sein. ...

Mit Katalysatortechnik ergaben sich folgende Daten:

300 E Limousine {W 124.030, M 103.983}:
- Motor: R6, 2 Ventile pro Zylinder
- Bohrung × Hub: 88.5 mm × 80.2 mm
- Hubraum: 2960 cm³
- Verdichtung: 9.2
- Nennleistung: 132 kW / 180 PS bei 5700 1/min
- "Liter-Leistung": 44.6 kW/ℓ / 60.6 PS/ℓ
- Mittl. Kolbengeschwindigkeit bei Nenndrehzahl: 15.2 m/s
- Höchstdrehzahl: 6200 1/min
- Nenndrehmoment: 255 Nm bei 4400 1/min
- "Liter-Drehmoment": 86.2 Nm/ℓ
- Max. Mitteldruck: 10.8 bar

300 SL Roadster {R 129.060, M 103.984}:
- Motor: R6, 2 Ventile pro Zylinder
- Bohrung × Hub: 88.5 mm × 80.2 mm
- Hubraum: 2960 cm³
- Verdichtung: 9.2
- Nennleistung: 140 kW / 190 PS bei 5700 1/min
- "Liter-Leistung": 47.3 kW/ℓ / 64.3 PS/ℓ
- Mittl. Kolbengeschwindigkeit bei Nenndrehzahl: 15.2 m/s
- Höchstdrehzahl: 6200 1/min
- Nenndrehmoment: 260 Nm bei 4500 1/min
- "Liter-Drehmoment": 87.8 Nm/ℓ
- Max. Mitteldruck: 11.0 bar


Gut Nacht,
 
MB 3-l-R6-Vier-Ventiler

Hallo Patrick,

danke für Deine 'Ermittlungen' :D .

In meiner Quelle befanden sich widersprüchliche Angaben für den gleichen Motor, allerdings in unterschiedlichen Themen.

Einmal wurden 2.980 cm³ Hubraum in Verbindung mit 272 Nm bei 4.600 U/min genannt. Hier errechnet sich ein max. Mitteldruck von 11,5 bar.

Das andere Mal wurden bei einem Hubraum von 2.960 cm³ 260 Nm bei 4.400 U/min genannt; und ein max Mitteldruck von 11,5 bar angegeben. Allerdings errechnet sich hier nur ein max. Mitteldruck von 11,0 bar.

Da ich davon ausging, daß sich da irgendwo der Druckfehlerteufel eingeschlichen hat, habe ich nur den max. Mitteldruck aus dem ersten Beispiel nachgerechnet, und da dieser richtig war, ging ich von dem Hubraum 2.980 cm³ aus, ohne diesen errechnet zu haben.

Aus Bohrung x Hub von 88,5 mm x 80,2 mm errechnet sich aber eindeutig ein Hubraum von exakt 2.958,57 cm³ für einen Sechs-Zylinder. Diesen hatte ich zuvor allerdings nicht nachgerechnet.

Da Du dem max. Drehmoment von 272 Nm nicht widersprochen hast, ergibt sich nun ein max. Mitteldruck von 11,6 bar für die im R 129 eingesetzte Motorvariante mit 231 PS.

Die Zwei-Ventiler-R6 von Mercedes übertreffen den entsprechenden Opel-Motor im max. Drehmomet sehr deutlich und in der Nennleistung deutlich (nur im R 129).

Gruß.
 
Interessanter Vergleich zeitgenössischer Motorkonstruktionen, ChromeVanadiumM. Danke.

Gruß
Diego
 
Ausbau des Opel-Motors C 30 SE zum C 40 SE

Zunächst @ Diego, danke für Deine Anerkennung.

Nun zum Thema.

Der Opel 3-l-R6-Vier-Ventiler war ausbaufähig. In Zusammenarbeit mit seinem Haustuner Irmscher entwickelte Opel eine 4-l-Variante, da der Motorblock aufgrund des großen Zylinderabstands von 105 mm und des im Kurbelgehäuse vorhandenen Raumes ideale Voraussetzungen bot. Die Bohrung wurde um 3 mm auf 98 mm vergrößert, der Hub vergrößerte sich um 18,2 mm auf 88 mm. Hier die Daten des 4-l-Motors C 40 SE, die abweichenden Daten des 3-l-Motors C 30 SE sind in () dahinter gesetzt.

- Verdichtung 10,0
- Bohrung x Hub --> 98 mm x 88 mm (95 mm x 69,8 mm)
- Hubraum 3.983 cm³ (2.969 cm³)
- Nennleistung 272 PS/200 kW bei 5.800 U/min (204 PS/150 kW bei 6.000 U/min)
- Literleistung 68 PS/50 kW (69 PS/51 kW)
- max. Drehmoment 395 Nm bei 3.700 U/min (270 Nm bei 3.600 U/min)
- Literdrehmoment 99 Nm (91 Nm)
- max. Mitteldruck 12,5 bar (11,4 bar)
- mittlere Kolbengeschwindigkeit bei Nenndrehzahl 17,0 m/s (14,0 m/s)

Es wurde ein mächtiger Sechs-Zylinder realisiert, der sich mit seinen Leistungsdaten nicht hinter hubraumgleichen Acht-Zylindern verstecken mußte.
Weiterhin wurde der max. Mitteldruck gegenüber dem 3-l-Motor deutlich gesteigert. Außerdem verbesserte sich der Drehmomentverlauf im unteren und mittleren Drehzahlbereich erheblich. Spezifisch betrachtet sind die Steigerungen des Mitteldrucks in erster Linie auf die Vergrößerung des Hubes zurückzuführen. Der 3-l-Motor war einfach zu kurzhubig, um Bestwerte beim Mitteldruck zu erreichen.

Kenne eigentlich nur einen ähnlich hubraumstarken Sechs-Zylinder, der die spezifischen Werte des 4-l-Opel-Motors noch deutlich übertrifft, nämlich die letzte Ausbaustufe des R6 im BMW M5 (E34) ab Modelljahr '93. Hier die mir zur Verfügung stehenden Daten.

- Bohrung x Hub --> 94,6 mm x 90,0 mm
- Hubraum 3.795 cm³
- Nennleistung 340 PS oder 250 kW bei 6.900 U/min
- Literleistung 90 PS oder 66 kW
- max. Drehmoment 400 Nm bei 4.750 U/min
- Literdrehmoment 105 Nm
- max. Mitteldruck 13,2 bar
- mittlere Kolbengeschwindigkeit bei Nenndrehzahl 20,7 m/s

Und diese Motoren sahen in den Motorräumen bei geöffneter Haube auch noch außerordentlich gut aus. Das war für mich Technik-Aufmachung erster Klasse. Oftmals sind heutige Motoren unter häßlichen Kunststoffabdeckungen verborgen.

Gruß.
 
Scuse – ich hatte die letzten Wochen viel zu tun:

Hier zuerst eine Abbildung der Ventilanordnung des F 131 Triebwerkes:

http://mitglied.lycos.de/Cavallino/F131B-123065-W-Ventil.jpg
{Quelle: „WIS“ Ferrari Spa.}

Deutlich ist die schon erwähnte Stellung des fünften Ventiles zu erkennen, sowie das eine “Sammelsaugrohr”.

http://mitglied.lycos.de/Cavallino/F131B-123065-F131Q.jpg
{Quelle: „Ferrari 360 Modena“}

Hier nun ein Querschnitt durch den F 131, welcher die Anordnung der Saugrohre erkennen läßt. Bis ca. 5.000 1/min “saugt” der Motor über die gut zu erkennenden “langen” Saugrohre, bevor auf die “kurzen” Saugrohre geschaltet wird.
 
Opel: C 26 NE

Daimler Benz baute 1993 ihren 2.6 Liter Reihensechszylinder noch völlig konventionell ohne Nockewnwellenverstellung bzw. Saugrohrverstellung oder Resonanzaufladung, der M 103 E 26 wies folgende Leistungsdaten auf:

M 103 E 26 – M 103.94x {hier M 103.940 => “260 E”}
Motor: R 6, 2 Ventile pro Zylinder, hydraulischer Ventilausgleich, {Super verbleit/Super 95 ROZ Bleifrei/Kat}
Bohrung × Hub: 82.9 mm × 80.25 mm
Hubraum: 2.599 cm³
Verdichtung: 10.0:1 {ECE} – 9.2:1 {KAT}
Nennleistung: 125 kW / 170 PS bei 5.800 1/min {ECE} - 118 kW / 160 PS bei 5.800 1/min {KAT}
"Liter-Leistung": 48.1 kW/ℓ / 65.4 PS/ℓ - 45.4 kW/ℓ / 61.6 PS/ℓ
Mittl. Kolbengeschwindigkeit bei Nenndrehzahl: 15.5 m/s
Höchstdrehzahl: 6.200 1/min
Nenndrehmoment: 230 Nm bei 4.500 1/min {ECE} - 220 Nm bei 4.600 1/min {KAT}
"Liter-Drehmoment": 88.5 Nm/ℓ {ECE} – 84.6 Nm/ℓ {ECE}
Max. Mitteldruck: 11.1 bar {ECE} – 10.6 bar {KAT}

Von seinem Aufbau her handelte es sich um einen Grauguß Block mit aufgesetztem Aluminium Zylinderkopf in Querstromtechnik aufgebaut mit OHC Ventilsteuerung über Kipphebel. Der Block selbst bildetet auch die Grundlage für den späteren M 104, welcher dann einen DOHC Alu-ZK erhielt.
 
M 103 E 30

In Bezug auf den 3 Liter Reihensechszylinder M 103 möchte ich folgende Werte noch hinzufügen:

AMG M 103 E 30 NW 30.1 {Baujahr ab 1985}

Motor: R 6, 2 Ventile pro Zylinder, mechanischer Ventilausgleich, {Super verbleit}
Bohrung × Hub: 88.5 mm × 80.25 mm
Hubraum: 2.960 cm³
Verdichtung: 10.0:1
Nennleistung: 165 kW / 225 PS bei 6.000 1/min
"Liter-Leistung": 55.7 kW/ℓ / 76.0 PS/ℓ
Mittl. Kolbengeschwindigkeit bei Nenndrehzahl: 16.05 m/s
Höchstdrehzahl: 6.500 1/min
Nenndrehmoment: 282 Nm bei 5.000 1/min
"Liter-Drehmoment": 95.3 Nm/ℓ
Max. Mitteldruck: 11.97 bar
 
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