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mittlere Kolbengeschwindigkeit berechnen

Hier können Sie die mittlere Kolbengeschwindigkeit berechnen lassen. Geben Sie einfach den Hub und die Motordrehzahl an.

Hub [mm]  
Motordrehzahl [min-1]  

Berechnung der mittleren Kolbengeschwindigkeit


Wenn Sie schon immer einmal die mittlere Kolbengeschwindigkeit berechnen lassen wollten, dann bietet sich Ihnen jetzt dazu eine sehr einfache und bequeme Möglichkeit. Die Webseite hilfreiche-tools.de, präsentiert Ihnen unter einer ganzen Reihe von Rechnern, auch den Rechner für die mittlere Kolbengeschwindigkeit, mit dessen Hilfe Sie schnell berechnen können wie hoch ihre mittlere Kolbengeschwindigkeit liegt. Dabei müssen Sie nichts anderes machen, als den Rechner auf der Webseite hilfreiche-tools.de auszuwählen und anschließend die Hub- und die Motordrehzahl ihres Wagens in die leeren Kästchen einzugeben.

Wo finde ich Hubzahl und Motordrehzahl?


Diese finden Sie in der Regel zum Beispiel auf ihrem Fahrzeugbrief. In einer Beispielerklärung nutzen wir den Fahrzeugbrief eines BMW 116d. Um die Hubzahl herauszubekommen sollten Sie auf ihrem Fahrzeugbrief die genauen Details ihres Motors betrachten. Nicht der effektive Hubraum in Kubikzentimetern ist für das Berechnen der Kolbengeschwindigkeit entscheidend, sondern die Hubzahl in Millimetern, die Sie meist eine Spalte darunter vorfinden. Die Motordrehzahl wird in min-1 gemessen und findet sich meist unter der kW Leistung des Fahrzeuges im Fahrzeugbrief. Bei diesem Rechenbeispiel beträgt die Drehzahl 4000 und die Hubzahl in Millimetern 90,0. Diese Zahlen werden ganz einfach in die leeren Kästchen des Rechners eingetragen und wir erhalten das Ergebnis der mittleren Kolbengeschwindigkeit von 12,00 m/s .

So wird gerechnet


Bei diesem Rechenbeispiel sollte der Weg in Metern und die Zeit in Sekunden gemessen werden oder anders ausgedrückt, in der Formel : v = 2 * h * n. Wie Sie sehen, ist die Berechnung der mittleren Kolbengeschwindigkeit mit diesem Rechner eine einfache Möglichkeit. Das Resultat erhalten Sie bereits nach wenigen Sekunden auf Ihrem Bildschirm präsentiert.


Häufig gestellte Fragen

Beispielberechnung zur Ermittlung der mittleren Kolbengeschwindigkeit

Ein 6-Zylinder-Benzinmotor wird mit einer Drehzahl von 3500 Umdrehungen pro Minute betrieben. Der Kolben legt zwischen oberem und unterem Umkehrpunkt 100 mm zurück. Wie groß ist die mittlere Kolbengeschwindigkeit bei dieser Drehzahl?

v    =    2 * h * n
    =    2 * 100 mm * 3500 / min
    =    700.000 mm / min
    =    700 m / min

Anmerkung:
Die in der Aufgabenstellung erwähnt Zylinderzahl geht übrigens nicht in die Berechnung ein. Die Zylinder sind wenn auch phasenverschoben dennoch parallel geschaltet – der zurückgelegte Weg eines Kolbens wird davon nicht beeinträchtigt!

 

Welche Auswirkungen hat eine zu niedrige bzw. zu hohe Kolbengeschwindigkeit?

Bei einer zu niedrigen Kolbengeschwindigkeit ist bei den meisten Motoren ein deutlich geringeres Drehmoment zu erwarten als bei Nenndrehzahl. Zu hohe Kolbengeschwindigkeiten erhöhen dagegen den technische  Verschleiß, da einerseits höhere Temperaturen entstehen und andererseits die beteiligten Lager stärkeren Kräften aufgrund von Unwuchten ausgesetzt werden.

 

Wie berechnet man die mittlere Kolbengeschwindigkeit?

Betrachtet man den Geschwindigkeitsverlauf eines Motorkolbens einen kompletten Zyklus, dann ist festzustellen, dass sich der Kolben nicht mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Insbesondere vor den beiden Punkten, an denen er seine Richtung umkehrt, also vor dem oberen und unteren Endpunkt, findet ein Abbremsen des Kolbens statt. Nach der Umkehr der Bewegungsrichtung beschleunigt der Kolben wieder.

Vereinfacht kann die Geschwindigkeitskurve eines vollständigen Bewegungsablaufs als sinusförmig angenommen werden. Dies gilt allerdings nur, wenn der Kolben keine zusätzliche Beschleunigung erfährt, wie das beim Einspritzen und Zünden von Kraftstoff geschieht. Dann weicht die Kurve deutlich von der idealen Sinusform ab.

Für die Berechnung der mittleren Kolbengeschwindigkeit kann aber auf eine vereinfachte Vorgehensweise zurückgegriffen werden. Notwendig sind zur Berechnung der Geschwindigkeit wie üblich die beiden Größen zurückgelegter Weg und dafür benötigte Zeit.

Der zurückgelegte Weg für einen Zyklus entspricht dabei der doppelten Kolbenhubhöhe (der Kolben legt die Hubhöhe ja in beiden Richtungen einmal zurück). Der Parameter „Zeit“ wird indirekt aus der Motordrehzahl abgeleitet. Diese gibt an, wie oft der gesamte Bewegungszyklus in einer definierten Zeiteinheit durchlaufen wird.

Die Berechnungsformel lautet entsprechend:

v = 2 * h * n in mm / min
h … Kolbenhub in mm
n … Motordrehzahl in min-1

(Da die Motordrehzahl nur eine Umwandlung einer Zeiteinheit ist, entfällt in der Formel der typischerweise auftauchende Teiler t.)

 

Wie hoch ist die Kolbengeschwindigkeit bei einem Automotor?

Beim Automotor liegen die Betriebsdrehzahlen zwischen ca. 800 Umdrehungen pro Minute im Leerlauf und 5000-6000 Umdrehungen. Wie hoch ein Motor drehen darf, wird in der Motorsteuerung festgelegt und orientiert sich an den dabei zu erwartenden Belastungen für den Motor.

 



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