Gashebelstellung bei Motorausfall - bestes Gleiten

[Dierk]

Hier mal ein paar technischen Fragen:

 

angenommen, bei einem Vergasermotor mit Drosselklappe fällt der Motor aus (z.B. Kraftstoffmangel). 

 

Wie sollte nun die Drosselklappe (d.h. der Leistungshebel) stehen, um möglichst wenig "Motorbremse" beim Windmilling zu erzielen und also eine möglichst grosse Gleitdistanz zu erreichen?

 

Oder anders herum: welche Drosselklappenstellung erzeugt viel "Motorbremse" ? 

 

Ist Windmilling in jedem Fall besser als ein stehender Prop?

 

Gibt es bei einem Verstellpropeller, der nicht in Segelstellung gebracht werden kann, eine ideale Einstellung, um den aerodynamischen Widerstand durch Windmilling möglichst gering zu halten?

 

Was ich gehört habe: Verstellpropeller auf grosse Steigung stellen. D.h. beim Windmilling würde so der Motor möglichst wenig RPM haben und den Prop nur wenig bremsen. Allerdings ist dann auch die kinetische Energie der rotierenden Massen kleiner, so dass der Prop plötzlich stehenbleiben könnte. Was dann vielleicht den aerodynamischen Widerstand wieder erhöhen würde...

 

Ein Argument, die Drosselklappe zu schliessen, wäre z.B. den Energieverlust durch Kompressionswärme der angesaugten Luft (und die Abgabe der Kompressionswärme an das Motorgehäuse während der Verdichtung) zu verringern. 

 

Meinungen? Wissen? 

 

Dreht der Anlasser schneller, wenn die Drosselklappe ganz geöffnet oder ganz geschlossen ist? Oder wäre eine Mittelstellung besser, z.B. um einen stehenden Prob mittels Windmilling wieder zu starten? 

 

[spornrad]

Hallo Dierk,

m.E. macht dIe Stellung der Drosselklappe praktisch keinen Unterschied, weil der Widerstand des windmilling Motors durch die Kompression bedingt ist und nicht durch das Ansaugen. (Kannst ja mal ohne Zündung mit dem Anlasser probieren, ob die Drehzahl höher wird wenn du die Drosselklappe schliesst. Ich glaube nicht.)

Gas nach vorn ist sicher trotzdem eine gute Idee, vielleicht kommt er ja doch wieder.

Ein stehender Prop hat weniger Widerstand als ein drehender. Bei unserem alten B-Falken hatten wir sogar eine kleine Bremse um den Prop anzuhalten, wenn man ohne Motor segeln will. Das macht einen deutlichen Unterschied in der Gleitzahl.

Beim Verstellprop mit grosser Steigung bleibt der auch eher stehen.

Gruss

Albrecht

Bearbeitet 17. August 2023 von spornrad

[Dierk]

vor 17 Minuten schrieb spornrad:

Hallo Dierk,

[...]

Ein stehender Prop hat weniger Widerstand als ein drehender. Bei unserem alten B-Falken hatten wir sogar eine kleine Bremse um den Prop anzuhalten, wenn man ohne Motor segeln will. Das macht einen deutlichen Unterschied in der Gleitzahl.

Beim Verstellprop mit grosser Steigung bleibt der auch eher stehen.

Gruss

Albrecht

 

Vielleicht hängt das vom Propellerdurchmesser und vom verwendeten Motor bzw. dessen Reibungsverlusten ab.

 

Beim Rotax 912S gibt es ja dieses Getriebe, welches die Motordrehzahl deutlich (2.43:1)  in Bezug auf die Propellerdrehzahl erhöht (da würde ich entsprechend höhere Reibungsverluste erwarten). 

 

Ich habe diesen alten Artikel gefunden (auf pdf klicken): The Negative Thrust and Torque of Several Full-Scale Propellers and Their Application to Various Flight Problems - UNT Digital Library

 

Zitat

Applicability of friction data - The friction torque of engines varies with many factors: such as the mechancical condition of the engine, the cylinder barrel and oiI
temperature, the barometric pressure, the throttle opening, the oiI viscosity, and the gear ratio.

 

Diagramm 15 ist auch interessant. Da gibt es einen Zusammenhang zwischen Blattstellung, d.h. bei geringer Steigung ist der abgestellte Motor besser, bei grosser Steigung hat der stehende Prop mehr Widerstand (zumindest bei dem verwendeten 11 ft Propeller in Kombination mit dem Curties Conqueror GIV 1570-C Motor) - nur kann man da nicht so ohne weiteres auf unsere kleinen untermotorisierten SEPs mit ihren Minipropellern schliessen. 

[sharkbay]

Meine 3 Cent

 

 

Motorausfall  >

 

Emergency Checklist abarbeiten !!  ( Betriebshandbuch für die jeweilige Maschine … )

 

Prop Verstellung auf Maximum  ( maximaler Propeller Widerstand [ der Propeller soll bei einem Motorausfall während der Gleitphase stillstehen ] )

 

MP Stellung Idle  ( Betriebshandbuch für die jeweilige Maschine … )

 

Flaps T/O  ( Betriebshandbuch für die jeweilige Maschine … )

 

Speed mit bester Gleitzahl halten  ( Betriebshandbuch für die jeweilige Maschine … )

 

[cosy]

Die Emergency Check list für den Totalausfall des Motors muss aber aus meiner Sicht 

ganz klar aus dem Memory kommen.

 

Hatte zweimal in 640 PPL Stunden einen Totalausfall erlebt (Start/Steigflugphase).

Ich kann aus meiner Erfahrung garantieren, dass in den Sekunden bis der Boden Euch mit offenen Armen empfängt absolut gar kein Paper oder sonstwas abgearbeitet werden kann.

Jede Sekunde zählt. Wirklich.

Cosy

 

Zur besten Gleitzahl:

Die Angaben der Hersteller sind oft illusorisch. Wer es kann, sollte es mal ausmessen:

Über den Platz steigen (mind. 3000 ft AGL, besser mehr)

Aufzeichnung einschalten (wenn die GPS geräte nicht sowieso aufzeichnen)

Bei wenig wind reicht ein stabilder Gleitflug, sonst ein zweiter in genau Gegenkurs.

 

Treiber abstellen, beste Speed nach Handbuch erfliegen bei ausgetrimmter Maschine. Nicht in Landekonfiguration.

Bei C/S wird bei Reise-Motorflugzeugen der Prop vermutlich auf kleine Steigung zurückgehen, und somit nicht 'windmillen' sondern stehen. 

Bei Motorseglern vermutlich auf Segelstellung.

Dann den Speed während mind. 1 min. genau  einhalten.

Auswerten

 

Hinweis:

 

In Skydemon kann man den Gleitpfad bei Motorausfall unter dem jeweiligen Flugzeug speichern:

Best glide airspeed, glide ratio.

Wer fertige modelle von der Cloud nimmt für eine Routenplanung muss aufpassen: diese sind oft falsch!

 

Dann während dem Flug sollte die Option: Navigation Options->Other (ganz unten im Menu)-> Show Glide Range

Damit zeichnet die SW während dem Flug eine Projekten auf der Karte , bis wo der Gleitpfad reicht im Gelände. 

Da man sich während des Flugs ständig weiterbewegt, wird auch die sich ergebende Umrisslinie ständig nachgerechnet.

Ganz krass ist es , wenn man in einem Bergtal fliegt, und durch Seitentäler so was wie Fenster hat, die einem u.U. auf einen wesentlich tiefer liegenden flachen Talgrund mit viel Sicherheit bringt. Solche 'Lucky Exits" sind aber oft nur für einige Sekunden zu beobachten. 

 

Ich habe Erstesns den Gleitpfad nicht nach dem Manual Wert eingestellt (1:16) sondern tiefer (1:12- wir habens ausprobiert mit stehender Latte)

Zudem nützt Zweitens die Reichweite nichts, wenn man am Ziel bereits aufschlägt- Ich habe die Linie so definiert, dass sie den Ort anzeigt, wo ich noch 1000ft Grund habe( parameter unter other: Glide to Height).

Das gibt mir die möglichkeit, über der Kuhwiese nach Leitungen und Gräben ausschau zu halten.

 

Zudem wird ja das Poligon stetig auf basis der tatsächlichen Sinkgeschwindikgeit und Speed neu gerechnet. Wenn ich als in den Gegenwind eindrehe, geht die Linie sofort zurück.

 

Aus meiner Sicht gibt es im Motorflug nichts besseres (die Segelflieger haben das schon mind. 30 Jahre auf ihren Rechnern vor der Nase).

Cosy

Bearbeitet 19. August 2023 von cosy

[Dierk]

Ok, ich zitiere mal aus dem POH der Katana DV20 (Rotax 912 S3 Motor mit Zweiblatt-Verstellpropeller)

 

Zitat

Solange eine Geschwindigkeit von 54 kts nicht unterschritten wird, dreht sich der Propeller im Windmilling weiter.

 

Zitat

Wiederanlassen des Triebwerks mit Propeller Windmilling: 

 

1. Geschwindigkeit 70 kts

2. Flügelklappen Startstellung

3. Propellerverstellhebel maximale Drehzahl

4. Elektrische Kraftstoffpumpe : Ein 

5. Zündschalter: Both

6. Brandhahn: Offen

7. Gashebel: 2 cm nach vorn

 

Wenn das Triebwerk innerhalb von 10 Sekunden nicht anspringt: 

 

Kaltstart

 

8. Gashebel: Leerlauf

9. Choke: Ein (gezogen)

10. Zündschalter: Start

 

Zitat

Wiederanlassen des Triebwerks bei stehendem Propeller: 

 

1. Elektrische Verbraucher: Aus

2. Hauptschalter: Ein

3. Propellerverstellhebel: maximale Drehzahl

4. Elektrische Kraftstoffpumpe: Ein

5. Gashebel

    Kaltstart: Leerlauf

    warmer Motor: 2 cm nach vorn

6. Choke

    Kaltstart: Ein (gezogen)

    warmer Motor: Aus (gedrückt)

7. Zündschalter: Start

 

Anmerkung

 

Durch Andrücken des Flugzeugs auf ca. 200 km/h kann der Motor ebenfalls gestartet werden. Ein Höhenbedarf von ca. 1000 ft. / 300 m muss dabei einkalkuliert werden.

 

Zündschalter auf Start bedeutet elektrischer Anlasser. 

 

Bestes Gleiten ist bei MTOW (730 kg) bei 70 kts sowie 64 kts bei leerem Tank und einem ca. 75 kg schweren Pilot ohne Gepäck (insg. 600 kg Masse), jeweils mit Flaps in Takeoff-Stellung, dabei ergibt sich laut POH eine Gleitzahl von 14.

 

Zur Stellung des Prophebels und des Gashebels finde ich für den Fall des Triebwerksausfalls (also für den Gleitflug) keine Angabe. 

 

 

Bearbeitet 19. August 2023 von Dierk
Orthographie

[DaMane]

Am 18.8.2023 um 18:39 schrieb sharkbay:

Meine 3 Cent

 

 

Motorausfall  >

 

...............

 

Prop Verstellung auf Maximum  ( maximaler Propeller Widerstand [

 

.........................

Warum willst Du bei einem Motorausfall die mögliche Gleitstrecke durch maximalen Prop-Widerstand verkürzen?

 

Gruß

Manfred

[sharkbay]

vor 18 Stunden schrieb DaMane:

Warum willst Du bei einem Motorausfall die mögliche Gleitstrecke durch maximalen Prop-Widerstand verkürzen?

In der Hoffnung eines stehenden, sich nicht drehenden Propellers.

 

[spornrad]

On 8/18/2023 at 6:39 PM, sharkbay said:

Prop Verstellung auf Maximum  ( maximaler Propeller Widerstand...

Ich glaub das ist ein Missverständnis. Du meinst maximaler Anstellwinkel der Blätter, also maximaler Drehwiderstand wenn der Motor den Prop dreht. Das entspricht dann minimalem Gleitwiderstand beim Windmilling.

Gruss

Bearbeitet 21. August 2023 von spornrad

[Dierk]

vor einer Stunde schrieb spornrad:

Ich glaub das ist ein Missverständnis. Du meinst maximaler Anstellwinkel der Blätter, also maximaler Drehwiderstand wenn der Motor den Prop dreht. Das entspricht dann minimalem Gleitwiderstand beim Windmilling.

Gruss

 

How A Constant Speed Propeller Works | Boldmethod

 

Flacher Anstellwinkel des Props = wenig Steigung = hohe Propdrehzahl bei z.B. 70 kts = grosse Motorbremse

Grosser Anstellwinkel des Props = grosse Steigung = geringe Propdrehzahl bei z.B 70 kts = geringe Motorbremse

 

Die Frage ist nun, was passiert, wenn man z.B. die Geschwindigkeit bewusst reduziert (bei z.B. grossem Anstellwinkel) auf knapp Stallgeschwindigkeit, um den windmühlenden Prop zum Stehen zu bringen. Wenn er steht, gibt es keinen hydraulischen Druck mehr und die Feder müsste den stehenden Prop nach und nach auf einen flachen Anstellwinkel zurückstellen. Er steht dann aber sowieso. Das Wiederanlassen mittels Sturzflug wäre vielleicht einfacher, wenn er auf einem grösserem Anstellwinkel stehen bliebe. Ein flach stehender Prop dürfte im Dauerstall sein. Für das motorlose Gleiten mag das erwünscht sein, zum Wiederanlassen aber eher nicht...

[sharkbay]

Leute wartet, lasst mich in Ruhe nachdenken

 

Constant-Speed-Propeller

 

Ein Constant-Speed-Propeller verstellt die Steigung seiner Blätter immer so, dass er die eingestellte Drehzahl unabhängig von der Motorleistung hält.

 

Die für uns Piloten in einem Flugzeug mit ausgestattetem Constant-Speed-Propeller manuell verstellbare Prop-Drehzahl via Prop-Hebel entspricht quasi der Gangschaltung eines Autos.

 

Die für uns Piloten in einem Flugzeug mit ausgestattetem Constant-Speed-Propeller manuell verstellbare Motorleistung via MP-Hebel ( MP, Manifold Pressure ) entspricht quasi dem Gashebel eines Autos.

 

Insofern hat Manfred recht, bei einem Motorausfall müsste man die Stellung des Constant-Speed-Propellers, also die Prop-Drehzahl, via Prop-Hebel auf das Minimum zurücknehmen, quasi verglichen mit der Gangschaltung eines Autos, auf den höchsten Gang schalten.

Work in progress

 

Bearbeitet 21. August 2023 von sharkbay

[sharkbay]

vor 3 Stunden schrieb Dierk:

Flacher Anstellwinkel des Props = wenig Steigung = hohe Propdrehzahl bei z.B. 70 kts = grosse Motorbremse

Grosser Anstellwinkel des Props = grosse Steigung = geringe Propdrehzahl bei z.B 70 kts = geringe Motorbremse

Korrekt.

 

[sharkbay]

vor 4 Stunden schrieb spornrad:

Ich glaub das ist ein Missverständnis. Du meinst maximaler Anstellwinkel der Blätter, also maximaler Drehwiderstand wenn der Motor den Prop dreht. Das entspricht dann minimalem Gleitwiderstand beim Windmilling.

Korrekt.

 

[CFM]

Ob das beim constant speed funktioniert wird davon abhängig sein wie der Prop geregelt wird und evtl. was der Grund für den Motorausfall war. Wenn das Öl weg ist wirst du den Prop auch nicht mehr regeln können, es sei denn du hast einen elektrischen Verstellprop. Wenn du beim Regler den Öldruck komplett verlierst wird er bei einer typischen Einmot auf wenig Steigung gehen. Bei Kunstflugzeugen typisch umgekehrt damit man bei Figuren wo der Öldruck kurz weg ist keinen Prop Overspeed produziert. Aber bei einer normalen Einmot sollte der Prop in dem Fall auf kleine Steigung, fine Pitch gehen.

 

Fred 

 

 

[spornrad]

Interessante Überlegung. Bei meiner Do27 Einmot mit Hartzell Constant Speed Prop ziehen Fliehgewichte den Prop in fine pitch high RPM, der Ölkolben drückt Richtung hoher (Blatt)anstellwinkel cruise / low RPM. Ich vermute, solange der Prop windmillt hat's auch Öldruck (ausser es ist was grösseres abgerissen). Wenn der Prop stehen bleibt, erleichtert durch geringe Speed und hohem Blattwinkel, fehlt der Öldruck, aber gleichzeitig auch die Rückstellfliehkraft. Vermute mal die Blätter bleiben dann wo sie sind.

 

Praktisch glaub ich nicht, dass ich bei Motorausfall Zeit oder Nerven habe, am Prop rumzustellen. Da wird höchstens per Windmilling, Boost pump, Carb heat, Sprithähne, Mixture, versucht wieder anzulassen während des Gleitflugs zum Landefeld. Ausser ich bin extrem hoch und hab ewig Zeit, so dass ich mich mit dem endgültigen Abschied von Hoffnung auf Wiederstart abgefunden habe.

Bearbeitet 21. August 2023 von spornrad

[sharkbay]

Am 21.8.2023 um 20:42 schrieb spornrad:

Praktisch glaub ich nicht, dass ich bei Motorausfall Zeit oder Nerven habe, am Prop rumzustellen.

Sehe ich auch so.

 

Bei meinen von den jeweiligen Flugorganisationen vorgeschriebenen Checkflügen ist immer ein Notlandeverfahren ( Signallandung ) mit dabei.

 

Und diese Notlandeverfahren erfordern im Augenblick des Beginns dieses Verfahrens auch das sofortige Einleiten der Emergency Prozedur mit dem Abarbeiten der dafür für den jeweiligen Flugzeugtyp vorgeschriebenen Checkliste ( physische Checkliste oder/und Checkliste aus dem Gedächtnis ).

 

Und da steht u.v.a. geschrieben, PROP Maximum RPM

 

Und nun kann man sich natürlich darüber unterhalten, in wie weit es einem Piloten zuzutrauen ist, kurz nach dem Auftreten eines Engine Failures je nach darunter liegendem Gelände, der Flughöhe, der Wind- und Wetterverhältnisse, der Beladung, in so einer in der Regel auftretenden Stresssituation auch noch darüber entscheiden zu können, mit welcher Gleitstrecke zu rechnen ist, ob es sich nur um einen temporären Motorausfalls handeln könnte, und wo der dennoch im Augenblick beste Notlandeplatz ( Wiese, Acker, Gletscher, Baumwipfeln, Schnellstrasse, Autobahn, Gewässer, RWY, … ) ist.

 

Gregor

 

[Dierk]

vor 5 Stunden schrieb sharkbay:

[...] diese Notlandeverfahren erfordern im Augenblick des Beginns dieses Verfahrens auch das sofortige Einleiten der Emergency Prozedur mit dem Abarbeiten der dafür für den jeweiligen Flugzeugtyp vorgeschriebenen Checkliste ( physische Checkliste oder/und Checkliste aus dem Gedächtnis ).

 

Und da steht u.v.a. geschrieben, PROP Maximum RPM

 

 

das wäre dann eine simulierte Notlandung oder eine Sicherheitslandung mit Motorleistung im Leerlauf. Prop auf minimale Steigung erzeugt dann ein bisschen mehr Motorbremse, das dürfte einem echten Motorausfall bzgl. Gleitstrecke ähnlicher sein als wenn der Prop auf minimale RPM gestellt würde. 

 

Analog mit dem PKW und 1. Gang im Leerlauf einen Berg runterrollen (= Motorbremse) versus das gleiche im sechsten Gang tun (kaum/keine Motorbremse). 

[sharkbay]

Genau.

 

Und das mit der PROP Minimum RPM bei Motorausfall wäre interessant hier nochmals zu beleuchten.

 

Ich gebe Dir - sofern ich das einleitende Posting richtig verstanden habe - bei einem Constant-Speed-Propeller recht, eine PROP Minimum RPM ( grosser Anstellwinkel ) wird bei einem Motorausfall bei einer genügend grossen Flughöhe den Gleitweg deutlich verlängern und somit die Chance für das Auffinden eines geeigneten Notlandeplatzes um einiges verbessern.

 

Gregor

 

[sharkbay]

Ich selbst bin durch dieses einleitende Thema - was einen Motorausfall betrifft - durchaus klüger geworden, bekanntlich nie ein Nachteil.

 

Einen Dank an Dierk für sein akribisches Denken und für seine durchaus plausiblen Bedenken dieser Thematik wegen.

 

Keine weiteren Fragen von meiner Seite.

 

Gerne ein Weiterführen dieses Themas durch Interessierte von Euch.

 

Gregor

 

Bearbeitet 24. August 2023 von sharkbay

[Dierk]

Zum Thema kann ich noch sagen, dass ich den Eindruck habe, es braucht deutlich mehr Kraft, einen Rasenmähermotor bei Vollgasstellung mit dem Seilzug durchzudrehen statt in Leerlaufstellung. Abgesehen davon, dass er in Vollgasstellung dann auch meist nicht anspringt. 

 

Vielleicht erinnert sich der eine oder andere noch an die Zeit, als ein Motorrad-Einzylindermotor mit einem Kickstarter angeworfen wurde, oder gar der Motor eines Kübelwagens mit einer Kurbel... 

 

Angenommen, ein Verdichtungsverhältnis von 10:1 liegt vor und das Zündkabel für die Zündkerze wurde entfernt. Bei (theoretisch) vollständig geschlossener Drosselklappe wäre zum Kurbeln des Kolbens eine Kraft erforderlich, die in der Lage ist, bei der Abwärtsbewegung des Kolbens während des Ansaugzyklus ein Vakuum im Inneren der Verbrennungskammer zu erzeugen. Wenn die Reibung des Kolbens an der Wand und die Reibung von rotierenden Teilen wie Kurbelwelle und Kugellager vernachlässigt werden, könnte die theoretisch benötigte Kraft K berechnet werden und wäre linear zur oberen Kolbenfläche (je größer der Durchmesser des Kolbens, desto größer diese Fläche und desto höher die benötigte Kraft). Die Verdichtungsbewegung würde dagegen keine Kraft erfordern, weil der Kolben durch das Vakuum bzw. von dem auf der Kolbenunterseite herrschenden atmosphärischem Druck von selbst zum oberen Totpunkt zurückgedrückt würde. 

 

Wenn man nun diese Kraft K mit der Kraft vergleicht, die für den Verdichtungshub bei vollständig geöffneter Drosselklappe benötigt wird: Die Verdichtung der Luft im Verhältnis von 10:1 würde den Druck dieser Luft theoretisch bis auf das 10-fache des atmosphärischen Drucks erhöhen. Müsste dazu nicht deutlich mehr Kraft aufgewendet werden als im Fall oben des Ansaugzyklus, welcher nur ein Vakuum herstellen muss, d.h. die Kolbenunterseite gegen den atmosphärischen Druck von 1 Bar drücken muss?

 

Im Fall einer vollständig geschlossenen Drosselklappe würde natürlich keine Kraft (abgesehen von Reibung sich bewegender mechanischer Teile, die ja mal unberücksichtigt bleiben soll) benötigt werden, um beim Kompressionstakt ein Vakuum zu komprimieren.

 

Andererseits würde das beim Verdichtungszyklus komprimierte heisse Gasgemisch (bei vollständig geöffneter Drosselklappe) den Kolben auch wieder vom oberen Totpunkt weg nach unten drücken. Hat sie jedoch in der oberen Totpunktstellung Wärme an das Motorgehäuse abgegeben, würde das (nicht explodierende) Gasgemisch unter die initiale Temperatur abkühlen, weil es dann auch kälter wird würde dieses Gemisch nicht mehr das exakt gleiche Ausgangsvolumen erreichen. 

 

Daher frage ich mich, ob das Kurbeln eines Motors mit vollständig geöffneter Drosselklappe mehr Kraft erfordern würde als mit vollständig geschlossener Drosselklappe, und es wahrscheinlich eine Drosselklappenstellung in der Nähe der vollständig geschlossenen Klappe geben könnte, welche die erforderliche Kurbelkraft minimiert.

 

 

 

Bearbeitet 24. August 2023 von Dierk
youtube-link

[DaMane]

Am 24.8.2023 um 15:10 schrieb Dierk:

.............................

 

Vielleicht erinnert sich der eine oder andere noch an die Zeit, als ein Motorrad-Einzylindermotor mit einem Kickstarter angeworfen wurde, ......................................

 

 

Ja, ich erinnere mich. Und es mußten gar nicht mal Einzylindermotoren sein, sondern großvolumige Einzelhubräume von Twins konnten schweißtreibende Aktionen erforderlich machen (nicht umsonst war Harley-Davidson mit der 1200 ccm Electra-Glide einer der Vorreiter bei der Einführung von E-Startern).

 

Am 24.8.2023 um 15:10 schrieb Dierk:

...............

Bei (theoretisch) vollständig geschlossener Drosselklappe wäre zum Kurbeln des Kolbens eine Kraft erforderlich, die in der Lage ist, bei der Abwärtsbewegung des Kolbens während des Ansaugzyklus ein Vakuum im Inneren der Verbrennungskammer zu erzeugen. ........

 

 

Ich würde sagen, daß es gar nicht möglich ist, in einem hermetisch dichten System innerhalb der (unteren?) Athmosphäre  ein Vakuum zu erzeugen, weil der Kraftaufwand "unendlich" wäre.  Es ist bekannt, dass man Gase komprimieren kann,  aber ausdehnen geht nur durch Temperaturerhöhung. Aber dadurch entsteht kein Vakuum.

 

Am 24.8.2023 um 15:10 schrieb Dierk:

 .................

 

Andererseits würde das beim Verdichtungszyklus komprimierte heisse Gasgemisch (bei vollständig geöffneter Drosselklappe) den Kolben auch wieder vom oberen Totpunkt weg nach unten drücken. Hat sie jedoch in der oberen Totpunktstellung Wärme an das Motorgehäuse abgegeben, würde das (nicht explodierende) Gasgemisch unter die initiale Temperatur abkühlen, weil es dann auch kälter wird würde dieses Gemisch nicht mehr das exakt gleiche Ausgangsvolumen erreichen. 

 

Daher frage ich mich, ob das Kurbeln eines Motors mit vollständig geöffneter Drosselklappe mehr Kraft erfordern würde als mit vollständig geschlossener Drosselklappe, und es wahrscheinlich eine Drosselklappenstellung in der Nähe der vollständig geschlossenen Klappe geben könnte, welche die erforderliche Kurbelkraft minimiert.

 

Interessante Überlegung, das muß ich zugeben. Da bin ich blos froh, daß die Herren Watt, Otto und Diesel durch Anwendung der Strömungslehre offensichtlich einen frühen Weg gefunden haben, mit dem Hubkolbenprinzip trotz allem bemerkenswerte Leistungen zu erzeugen.

 

Gruß

Manfred

Bearbeitet 28. August 2023 von DaMane

[Dierk]

vor 3 Stunden schrieb DaMane:

 [...]

Ich würde sagen, daß es gar nicht möglich ist, in einem hermetisch dichten System innerhalb der (unteren?) Athmosphäre  ein Vakuum zu erzeugen, weil der Kraftaufwand "unendlich" wäre.  Es ist bekannt, dass man Gase komprimieren kann,  aber ausdehnen geht nur durch Temperaturerhöhung. Aber dadurch entsteht kein Vakuum.

[....]

Gruß

Manfred

 

Wenn Gase nicht mechanisch durch eine allseitig vorhandene Wand oder durch weitere Gase, die sie umgeben, beengt werden, dehnen sie sich von selbst unendlich aus.

 

Wenn man für eine Injektion eine Spritze in Gewebe sticht, und den Kolben zurückzieht, um zu überprüfen ob man nicht versehentlich in einem Gefäss ist (Vene oder Arterie) füllt sie sich beim Zurückziehen des Kolbens nicht mit Blut. Das Zurückziehen benötigt in dem Fall einen Kraftaufwand, der von der Querschnittsfläche des Kolbens abhängt. Eine kleine 1 ml Spritze zurückzuziehen geht problemlos, während es mit zunehmendem Kolbendurchmesser immer schwieriger wird. Für Injektionen werden Spritzen mit einem "Hubraum" von 1 ml bis 10 ml verwendet. 

 

Da diese Spritzen nur teilweise mit Flüssigkeit gefüllt sind, entsteht beim Zurückziehen entweder ein Vakuum oder ein Teilvakuum mit z.B. Bildung von einer geringen Menge Wasserdampf (geringfügiges Verdampfen des Wasseranteils der Injektionlösung bei Raumtemperatur im Kontaktbereich mit dem Kolben). Mit blossem Auge ist letzteres Phänomen aber nicht sichtbar. 

 

Die Kraft, welche sich dem Zurückzuziehen entgegenstellt ist der Druck der Erdatmosphäre auf die Teile der Spritze, welche mit dieser in Kontakt sind, also die zur Umgebungsluft hin gerichtete Seite des Kolbens. 

 

Druck = Kraft * Fläche

 

1 Bar entspricht gerundet 1 kg / cm2

 

Das Zurückziehen für eine Injektion beim Tauchen in 10 m Wassertiefe müsste theoretisch doppelt so viel Kraft erfordern, weil das Wasser dort ca. 2 Bar auf den Spritzenkolben (von aussen) ausübt.

 

 

[sharkbay]

Ja, diese Überlegungen sind allesamt sehr interessant.

 

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik.

 

Genug bekommen kann ich von alldem nicht.

 

Danke!

 

Gregor

 

[spornrad]

On 8/24/2023 at 3:10 PM, Dierk said:

Wenn man nun diese Kraft K mit der Kraft vergleicht, die für den Verdichtungshub bei vollständig geöffneter Drosselklappe benötigt wird: Die Verdichtung der Luft im Verhältnis von 10:1 würde den Druck dieser Luft theoretisch bis auf das 10-fache des atmosphärischen Drucks erhöhen. Müsste dazu nicht deutlich mehr Kraft aufgewendet werden als im Fall oben des Ansaugzyklus, welcher nur ein Vakuum herstellen muss, d.h. die Kolbenunterseite gegen den atmosphärischen Druck von 1 Bar drücken muss?

Spannende Überlegung!

Ich glaube aber, es gibt keinen relevanten Unterschied im Bremsmoment des als Luftpumpe gedrehten Motors mit offener oder geschlossener Drosselklappe.

Gründe:

Die im Kompressionstakt verdichtete Luft dehnt sich im Arbeitstakt wieder aus und treibt dabei den Kolben an. Der einzige Energieverlust ist am Ende die Reibung und Verdichtungswärme, die per Kühlung verloren geht. Die ist auch bei Teilfüllung nicht null und spielt im Konzert mit Reibungsverlusten im Motor keine grosse Rolle.

Daneben ist natürlich das Ansaugsystem auch bei Drosselklappe in Leerlaufstellung nicht hermetisch geschlossen, auch im Leerlauf hast du Kompressionsdruck deutlich über Normal, sonst würde der Motor ja nicht (leer) laufen. Sogar jeder Diesel läuft im Leerlauf ohne Zündung, bei fast geschlossener Drosselklappe.

Durch die Ventilüberschneidung öffnet das Einlassventil schon, während das Auslassventil noch offen ist. Also zieht der Zylinder / Kolben beim Windmilling Luft auch aus dem Auslass: je geringer der Ladedruck, desto mehr. Bei Schluss des Auslassventils dürfte der Druck im Zylinder daher ziemlich unabhängig von der Stellung der Drosselklappe sein (ohne Zündung / Abgasstrom).

Zur Praxis: Ich werde demnächst mal mein kleines 125er Motorrad mit abgezogenem Kerzenstecker per Starter durchnudeln und sehen, ob die Gasschieberstellung einen Einfluss auf die Drehzahl hat. Könnte man auch im Flugzeug per Starter mit ausgeschalter Zündung ausprobieren...

Gruss

Bearbeitet 28. August 2023 von spornrad

[Andi Rotorchopf]

vor einer Stunde schrieb spornrad:

Zur Praxis: Ich werde demnächst mal mein kleines 125er Motorrad mit abgezogenem Kerzenstecker per Starter durchnudeln und sehen, ob die Gasschieberstellung einen Einfluss auf die Drehzahl hat.

Zweitakt oder Viertakt? Der Zweitakter dürfte sich stärker bemerkbar machen.

 

Wenn Du eine richtige Motorbremse suchst: Jake Brake!

 

Dagegen sind die europäischen nur Firlefanz; darum, wer schon in USA/CAN in Urlaub war und sich über die Schilder "NO JAKE BRAKE BETWEEN 8PM AND 6AM" gewundert hat.

 

Drosselklappen lassen immer etwas Luft durch egal ob Einspritzer oder Vergaser oder haben eine Bypassbohrung im Venturi-element damit der Leerlauf (Idle) eingestellt werden kann. (Gemischaufbereitung mit Leerlaufluftdüse und CO-Verstelldüse  oder beim Einspritzer die Grundeinstellung der Einspritzmenge). 

 

vor 1 Stunde schrieb spornrad:

Sogar jeder Diesel läuft im Leerlauf ohne Zündung, bei fast geschlossener Drosselklappe.

 

Ist mir jetzt neu, dass Diesel eine "Drosselklappe" haben; moderne PW-diesel haben eine Klappe die dient nur dazu, dass der ganze Schmodder aus dem AGR nochmals durch den Brennraum gepfeffert wird.

 

Gruess Andi