Kolbengeschwindigkeit

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Die Kolbengeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit (v), mit der der Kolben eines Hubkolbenmotors den Weg vom oberen Totpunkt (OT) zum unteren Totpunkt (UT) oder umgekehrt, zurücklegt.

Die Kolbengeschwindigkeit bei Kolbenmaschinen ist nicht gleichmäßig:

  • Die lineare Bewegung des Kolbens ist an die rotierende Bewegung der Kurbelwelle gekoppelt. Deswegen ergibt sich abhängig vom Pleuelverhältnis λ ein ungefähr sinusförmiger Verlauf der Kolbengeschwindigkeit bei jedem Hub. Die Bewegung weicht von einer reinen Sinuskurve ab, da sie mit weiteren Bewegungen mit jeweils der doppelten Frequenz überlagert wird. Das Maximum der Kolbengeschwindigkeit wird z. B. für λ=0,25 bei einem Kurbelwinkel von etwa 76° erreicht und beträgt etwa 1,6 mal die mittlere Kolbengeschwindigkeit[1]. Die mittlere Kolbengeschwindigkeit unterstellt eine über den Hub konstante Geschwindigkeit.
Kolbengeschwindigkeit bei Verbrennungsmotoren

Man rechnet normalerweise mit der mittleren Kolbengeschwindigkeit.

Diese berechnet sich im MKS-Einheitensystem wie folgt:

= Mittlere Kolbengeschwindigkeit in m/s
= Motordrehzahl in 1/s
= Kolbenhub in m

oder in üblichen Einheiten:

= Mittlere Kolbengeschwindigkeit in m/s
= Motordrehzahl in 1/min
= Kolbenhub in mm

Die maximale Kolbengeschwindigkeit ist im Wesentlichen durch das Schmieröl, die Werkstoffpaarung von Kolben und Zylinder und die thermische Belastung des Kolbens (Leistung) begrenzt, weshalb die mittlere Kolbengeschwindigkeit nur bei Rennsportmotoren 20 m/s überschreitet.

In der Praxis ist die Kolbengeschwindigkeit bei Langhuber-Motoren ähnlich wie bei Kurzhuber-Motoren. Ebenfalls kaum Unterschiede gibt es zwischen Zweitakter- und Viertakter-Motoren. Sogar die kleinen Benzin-, Methanol- und Nitromotoren in Modellflugzeugen weisen ähnliche Kolbengeschwindigkeiten auf wie große Dieselmotoren. Standardwerte für mittlere Kolbengeschwindigkeiten bei Großserienmotoren liegen zwischen 10 und 15 m/s.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Wilfried Staudt: Handbuch Fahrzeugtechnik Band 2. 1. Auflage, Bildungsverlag EINS, Troisdorf, 2005, ISBN 3-427-04522-6.
  • Peter Gerigk, Detlev Bruhn, Dietmar Danner: Kraftfahrzeugtechnik. 3. Auflage, Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig, 2000, ISBN 3-14-221500-X.
  • Jan Trommelmans: Das Auto und seine Technik. 1. Auflage, Motorbuchverlag, Stuttgart, 1992, ISBN 3-613-01288-X.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Motorengrundlagen, Fragen und Berechnungen