Mittlere Kolbengeschwindigkeit
        Piston Speed (mean)

Die mittlere Kolbengeschwindigkeit ist der Weg, den der Kolben in einer bestimmten Zeiteinheit zurücklegen würde, wenn er während des gesamten Hubes stets die gleiche Geschwindigkeit hätte. Tatsächlich aber ändert sich die Kolbengeschwindigkeit (hellrot) von Null an den Totpunkten bis zur maximalen Kolbengeschwindigkeit etwas oberhalb der Mitte. Diese beträgt etwa das 1,6-fache der mittleren Kolbengeschwindigkeit (dunkelrot).

Die Ermittlung der mittleren Kolbengeschwindigkeit können Sie mit der im normalen Alltag vergleichen. Sie messen bei einer längeren Autofahrt ja auch nicht beliebig viele Geschwindigkeiten und fügen diese zu einem mittleren Wert zusammen, sondern teilen die insgesamt zurückgelegte Strecke durch die dafür benötigte Zeit. So wird auch die mittlere Kolbengeschwindigkeit berechnet. Natürlich kann man auch die Kolbengeschwindigkeit in jedem Punkt berechnen, aber das ist komplizierter.

Wie Sie oben an der hellroten, in etwa sinusförmigen Kurve sehen können, ist der Verlauf der Kolbengeschwindigkeit bei jedem Kurbeltrieb in etwa gleich. Rechnet man also den Mittelwert aus und vergleicht diesen mit dem Maximalwert der Kolbengeschwindigkeit, dann ergibt sich in etwa der Faktor 1,6, egal ob es sich um einen Kurz- oder Langhuber, einen großen oder kleinen Hubraum handelt. Das ergibt sich aus dem Bewegungsablauf bei einem Kurbeltrieb.

Überprüfung der Berechnung!     Hilfe nötig? Bitte nur Zahlen in zwei Feldern eingeben und das freie Feld anklicken!
s	Hub	mm
n	Motordrehzahl	/min
vm	Mittlere Kolbengeschwindigkeit	m/s

Erklärung der Konstanten

Die Umrechnung der Millimeter (Hub) auf die Meter/Sekunden (Kolbengeschwindigkeit) ergibt den Faktor 1000. Die Veränderung der Minuten bei /minuten (Motordrehzahl) zu den Sekunden der Meter/Sekunden (Kolbengeschwindigkeit) muliplizieren den Faktor mit 60. Die sich ergebende Zahl 60.000 muss noch durch 2 geteilt werden, weil bei einer vollen Kurbelwellenumdrehung (Motordrehzahl) 2 Hübe durchlaufen werden.

Während früher eine Kolbengeschwindigkeit von 16 m/s als obere Grenze für Gebrauchsmotoren galt, hat sich diese heutzutage nach oben verschoben. Das soll nicht heißen, dass die meisten Motoren mehr als 16 m/s erreichen können, sondern dass dieser Bereich bis etwa 25 m/s (Formel 1) z.B. durch bestimmte Materialwahl und leichtere bewegte Massen besser beherrschbar ist. Hier sind auch die Materialpaarung zwischen Kolben und Zylinderlaufbahn und das verwendete Motoröl gefordert. Auch steigt die Zug-/Druckbelastung des Pleuels enorm an. Wie man extreme Kolbengeschwindigkeiten trotz hoher Motordrehzahlen vermeidet, lesen Sie hier. 06/11

Beispiel

Geg.:

s = 0,085 m; n = 5500 /min

Ges.:

v_m in m/s

Lösung:

           s · n
v_m = =
            30

0,085 m · 5500 /min
= 15,58 m/s
               30

---

kfz-tech.de   Seitenanfang   Stichwortverzeichnis

2001 - 2011 Copyright für Programme, Texte, Animationen und Bilder: H. Huppertz - Email: harald.huppertz@t-online.de