Rotax-Motor und Verstellprop, die Logik?

[innwolf]

Hallo,
bei Rotaxmotoren mit Verstellprop gbt es ja Ladedruckbegrenzungen abnehmend mit der Drehzahl.
Ich versuche mir gerade die motortechnische Logik dahinter zu erklären.

Ich komme zu dem Schluß daß bei niedrigen Drehzahlen und hohen Drehmomenten das Trägheitsmoment von dem Motor mit seiner Schwung- und Anlasserscheibe nicht über 360° Kurbelwellendrehung postives Drehmoment auf den Propeller übertragen kann. Deshalb die Zahneingriffe zur Propellerwelle ständig die anliegenden Flanken wechseln würden. Folge viel Verschleiß.

Gibt es andere Erklärungen?

 

[n/a]

Die Ladedruckbegrenzungen dienen der Motorschonung, weil die hohen Drücke sonst den Motor irgendwann zerstören – dachte ich bisher. Oder habe ich deine Frage falsch verstanden? Diese Begrenzungen gelten ja nicht nur für Rotaxe, sondern generell für (Luftfahrzeug)-Kolbenmotoren. Auch ein Auto fährt man ja nicht zu niedertourig.

 

[innwolf]

Hallo,
mit der Drehzahl eine abnehmende Ladedruckbegrenzung! Daher sind die realen Gas- und dynamischen Massenkräfe geringer als bei Maximalleistung! Deshalb die Frage warum mit sinkender Drehzahl der zulässige Ladedruck auch weniger wird.

Bei KFZ-Motoren kommt man in Resonanzen oder Anschläge des Drehschwingungsdämpfer der Kupplungsscheibe bei hohen Drehmomenten und niedrigen Drehzahlen. Die Drehwinkeldifferenzen zwischen Kurbelwelle und gedämpfter Kupplungsscheibe werden bei niedrigen Drehzahlen größer.

 

[pok]

Ich vermute, das das Ansprechverhalten des Motors auf Gasaenderungen so der Verstellgeschwindigkeit des Props angepasst wird, da ansonsten der Motor zu schnell hochdreht und der Prop "nicht hinterherkommt".
Bei PKW's versucht man den Ladedruck bei niedriger Drehzahl schnell hochzubekommen um ein Gleichmaessigeres Beschleunigungsverhalten zu erziehlen.

 

[C42HDDA20MB]

Ich vermute, das das Ansprechverhalten des Motors auf Gasaenderungen so der Verstellgeschwindigkeit des Props angepasst wird, da ansonsten der Motor zu schnell hochdreht und der Prop "nicht hinterherkommt".
Bei PKW's versucht man den Ladedruck bei niedriger Drehzahl schnell hochzubekommen um ein Gleichmaessigeres Beschleunigungsverhalten zu erziehlen.

Hallo,

ich selber fliege als Flugschüler unter anderem die Diamond Katana DA20, welche bei uns mit dem 80PS Rotax-Motor und einer Propellerverstellung ausgerüstet ist.

Das der Motor zu schnell hochdreht und der Prop nicht hinterherkommt davon habe ich ja noch nie etwas gehört.

Technisch ist es sogar so, dass zumindest Rotax-Motoren sogar Drehzahlbereiche erreichen, die normale Automotoren auch erreichen. Also ca. 6000 Umdrehungen in der Minute. Das muss auch so sein, weil andernfalls die Motoren mit dem kleinen Hubraum die Leistung nicht bringen würden. Der Propeller dreht ja keine 5000 oder 6000 Umdrehungen in der Minute. Das wäre auch technisch gar nicht machbar. Über ein Reduktionsgetriebe wird der Propeller auf ca. 2500 Umdrehungen in der Minute gedrosselt. In Abhängigkeit der Untersetzung des Getriebes. Auch hier gibt es je nach Hersteller und Propeller Unterschiede, da die Drehzahlen auf die Steigung des Propellers angepasst werden um den Propeller in einen optimalen Wirkungsgrad zu bringen.

Dann kommt der Propeller auch immer hinterher auch kann sein Leistungspotential optimal und sofort und unmittelbar entfalten. Das muss ein Antrieb auch leisten können, da man im Falle des Durchstartens das Potential sofort zur Verfügung stehen muss. Hier darf es keine Zeitverzögerungen geben, da dies sicherheitsrelevant ist.

Der Propeller kann dann in sich noch mal durch die Propellerverstellung in der Drehzahl geregelt werden um für die jeweiligen Geschwindigkeiten und Flugzustände durch das Senken der Drehzahl Kraftstoff zu sparen und den Propeller immer im optimalen Drehzahlbereich zu halten.

PKW und Flugzeuge können dahingehend nicht miteinander verglichen werden. Zumal ja auch die Gemischaufbereitung ganz anders funktioniert und mit zunehmender Höhe verändert werden muss, da sich das Treibstoff-Luftgemisch anders zusammensetzen muss um die optimale Leistung des Motors gewährleisten zu können. Bei Rotax gibt es dafür entsprechende Vergaser, die das Gemisch automatisch aufbereiten. Bei anderen Motoren gibt es dafür einen Hebel und entsprechende Cockpit Anzeigen die anzeigen wie das Gemisch einzustellen ist.

Wichtig ist die Gemischaufbereitung auch dahingehend betreffend der Kühlung des Motors, da Sprit den Motor auch kühlen kann. Insbesondere für Steigflüge in großer Höhe wichtig. Oder bei sehr heißem Wetter.

Wichtig ist auch die Drehzahlregelung zwischen Propeller und Drehzahl des Motors zu beachten. Weil je nach Art und Weise der Verstellung und Betätigung des Gas- und Propellerreglers der Ladedruck über einen Berg geht. Heißt ansteigen und wieder abfallen. Andersrum durchschreitet der Druck ein Tal, was schonender ist. Deswegen muss man immer gucken, dass man die Bedienreihenfolge einhält um den Antriebsstrang zu schonen.

Wie man sieht ist da also sehr viel hinter.

 

[cool]

Deshalb die Frage warum mit sinkender Drehzahl der zulässige Ladedruck auch weniger wird.

Ist es denn so, oder andersrum? Eine Erklärung könnte sein, dass die Zylinderfüllung bei niedrigen Drehzahlen idR besser ist, als bei hohen Drehzahlen, damit würde unter sonst gleichen Bedingungen der Mitteldruck ansteigen und das kann zu Klopfen führen. Die Frage wäre, ob so ein Rotax überhaupt eine richtige Klopfregelung hat, welche dann den Ladedruck und die Zündung zurücknehmen könnte, oder ob man sich pauschal entlang gewisser Kennlinien bewegt.
Bei Saugern kann man durch günstiges legen der Ventilsteuerzeiten eine Art "Ladeeffekt" in gewissen Drehzahlbereichen erreichen, darüber und darunter ist die Füllung dann wieder geringer. Bei Turbos macht man aber die Auslassseite etwas früher zu und lässt den Turbo die Brennräume füllen.

PKW und Flugzeuge können dahingehend nicht miteinander verglichen werden.

Sofern es sich um den gleichen Typ handelt (Otto-Motor) sind sie schon vergleichbar. Nur decken Flugmotoren andere Einsatzbereiche ab und haben auch ein anderes Einsatzspektrum. Gemischanpassungen sind bei PKWs eh automatisch, ein zusätzliches "Leanen" hat man mal versucht (FSI und TSI Motoren von Audi), aber da hat man Probleme mit den Emissionen. Das wird bei PKWs recht eng gesehen. Ein zusätzliches anfetten gab es seit jeher, wird aber auch immer weiter reduziert, weil ein fettes Gemisch wieder unverbrannte HCs produziert.
Letztendlich macht das Steuergerät eines PKW-Motors aber nichts anderes und passt auch das Gemisch an. Merkt man teilweise erst, wenn man mal mit nem Vergasermotorrad höher als 2000m gefahren ist, da läuft der Motor viel zu fett und hat einen deutlichen Leistungsverlust. Einspritzer kompensieren das, der Leistungsverlust ist auch da, wenn auch nicht so hoch.

 

[PKingo]

Tach in die Runde,
1) Ich bin mir sicher, dass die Ladedruckbegrenzung mit zunehmender Drehzahl nichts zu tun hat mit dem Beschleunigungsverhalten des Propellers oder (Resonanz-)Schwingungen im Antriebsstrang

2) Ich bin mir ziemlich sicher, dass bei Erreichen der Höchstdrehzahl der Ladedruck zurückgenommen wird, damit der Motor nicht "platzt". Ich glaube, das wird auch bei PkW-Motoren so gemacht. Leider gibt's da keine Ladedruckanzeige.

3) Zur Gemischbildung: Heutige PkW-Motoren werden über den gesamte Betriebsbereich mit einem konstanten Brennstoff-Luftverhältnis betrieben (Lambda = 1). Anderenfalls würde die Abgasreinigung per Kat prinzipiell nicht funktionieren. Und genau zu diesem Zweck hat heute jeder Benziner-PkW eine Lambda-Sonde. In "Vor-Kat-Zeiten" wurde u.a. zur Leistungserhöhung das Gemisch "angefettet". Wie das heutzutage bei modernen vollelektronischen Flugmotoren (nur Otto, keine Diesel) läuft, weiß ich nicht.

LG und gute Nächtle
PKingo

 

[cool]

1) Machts der Rotax scheinbar genau andersrum, also der Ladedruck wird "unten rum" begrenzt und nach oben hin dann freigegeben.
2) Ist das meist nicht nötig, da die Turbos bei hohen Motordrehzahlen nicht mehr genügend liefern. Der Massenstrom durch die hohe Motordrehzahl ist dann zu hoch und die Druckkurve fällt ab. Bei normalen Motoren wäre der Turbo zu groß gewählt, würde er bei Nenndrehzahl und maximalem Massenstrom vollen Druck bringen.
3) Eine Volllastanreicherung war auch zu Zeiten der Kats noch ziemlich üblich. Bei Volllast wurde die Lambdaregelung ausgesetzt und man ging dann eher in Richtung L=0.85-0.9. Die Mehrleistung war weniger das Ziel, als viel mehr den Motor durch eine kühlere Verbrennung zu schützen. Die Motoren sprechen außerdem besser an, wenn man sie leicht fett betreibt, das typische Magerruckeln bleibt aus (kennen viele Motoradfahrer mit Vergasermotoren).

 

[krohmie]

Der Rotax mag keine niedrigen Drehzahlen, das gilt schon für die nicht aufgeladenen Varianten.

 

[Simon Maier]

Hallo,

Letztendlich macht das Steuergerät eines PKW-Motors aber nichts anderes und passt auch das Gemisch an. Merkt man teilweise erst, wenn man mal mit nem Vergasermotorrad höher als 2000m gefahren ist, da läuft der Motor viel zu fett und hat einen deutlichen Leistungsverlust. Einspritzer kompensieren das, der Leistungsverlust ist auch da, wenn auch nicht so hoch.

Ich kann zwar nicht bei den Flugmotoren mitreden, aber letztes Jahr habe ich 3 Wochen in 3500 m Höhe gearbeitet, wo die Stromversorgung nicht richtig funktionierte und wir Benzin-Generatoren laufen lassen mussten. Diese waren aus D mitgebracht (Baustelle war nicht in D) und auf Deutschland vom Vergaser her eingestellt. Leider war niemand dabei der Vergaser einstellen konnte. Nach kurzer Betriebszeit waren die Motoren total verrußt und brachten kaum mehr Leistung, ferner ließen sie sich auch fast nicht mehr starten. Es fehlte halt 1/3 der Luftmenge, auf die der Vergaser ursprünglich eingestellt war. Bei Flugzeugmotoren mit Vergaser kann das natürlich nicht hingenommen werden, da muss dann nachjustiert werden, entweder automatisch oder durch den Piloten.

 

[cool]

Technisch gesehen ist das "Problem", dass die Venturidüse des Vergasers nur eine Luftmenge (Volumenstrom) messen kann, für die Gemischaufbereitung aber die Luftmasse (Massenstrom) relevant ist. Die Luftdichte (mit der man von Volumenstrom auf Massenstrom schließen könnte) ist nun von Temperatur und Druck abhängig.
Bei normalen Vergasern stellt man beides auf einen "Pi mal Daumen"-Wert und der Motor läuft gut bis sehr gut im technischen Sinne. Sicherlich gibts da tolle Konstruktionen mit Bimetall-Themofühler und Druckmessdosen, aber normale Vergaser haben sowas nicht.