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Turbos von gestern, Turbos von morgen

Fragen und Antworten über die Technik in der Formel 1.
Beitrag Montag 17. Februar 2014, 17:03

Beiträge: 0
Zuerstmal willkommen hier im Forum.
Um abschätzen zu können wie weit man für die Erklärung ausholen muß, wie geläufig ist Dir das grundsätzliche Prinzip eines Verbrennungsmotors?
Der letzte Satz läßt da eine erhebliche Wissenslücke befürchten.
Nix für ungut.

Beitrag Montag 17. Februar 2014, 17:10

Beiträge: 0
MichaelZ hat geschrieben:
Noch ne Frage: Wieso experimentierte eigentlich kein Hersteller in den 80er Jahren mit V8-Turbos?


Bei den Turbos war ja schon immer ein sehr kleiner Hubraum vorgeschrieben (1,5l in den 80ern, 1,6l heute).
Mit zunehmender Zylinderzahl müssen also die einzelnen Zylinder immer kleiner werden, und bei den Belastungen für die einzelnen Bauteile in den Motoren, speziell in den 80ern, wären die winzigen Kolben einfach zu fragil geworden.
Das andere Problem ist ja, daß mehr Zylinder nicht automatisch besser sind.
Zuallererstmal erhöhst Du mit mehr Zylindern die innere Oberfläche der beweglichen Teile, und somit auch den Widerstand (innere Reibung). Mehr bewegliche Teile sind auch statistisch gesehen anfälliger für Defekte.

Beitrag Montag 17. Februar 2014, 17:39

Beiträge: 5
Vettel-T-Best hat geschrieben:
Zuerstmal willkommen hier im Forum.
Um abschätzen zu können wie weit man für die Erklärung ausholen muß, wie geläufig ist Dir das grundsätzliche Prinzip eines Verbrennungsmotors?
Der letzte Satz läßt da eine erhebliche Wissenslücke befürchten.
Nix für ungut.





Hallo Vettel,

Ich kenne mich schon ein wenig aus, nur mit dem Turbo habe Ich so meine Probleme. Ich weis das der Motor aus folgendem zusammengebaut wird.

Unten ist der Motor Block mit der Kurbelwelle welche auch mit dem Getriebe für die Kraftübertragung verantwortlich ist. Darauf gebaut ist dann die Zylinder Bank mit den Kolben welche mit den sogenannten Pneus die Verbindung der Kurbelwelle herstellen. Oberhalb der Zylinder Bank ist dann der Zylinder Kopf mit den Ventilen wo normalerweise das Benzin durch die Einspritz Einheit/Steuerung das Benzin und ein wenig Luft doziert und eingespritzt wird. Zusätzlich ist auch ein Ventil zuständig für die Abgase/Überdruck welches nur öffnet wenn der Druck höher steigt wie die Verbrennung selbst.Soweit Ich weis wird das über die sogenannte Nockenwelle gesteuert welche genau erkennt wie die Drücke sich in den Zylindern ausbreitet Mann muss sich das einmal vorstellen wie sowas überhaupt funktionieren kann und das der Erfinder des Otto Motors das vor Hundert Jahren schon entwickelt hat das ist schon sehr beeindruckend und deswegen Interessiere Ich mich Ja auch so sehr für diese Technik. Jetzt meine Frage: Wie kann das sein das mit einem Turbo auf einmal viel weniger Sprit verbraucht wird da die Luft zusammengepresst wird und die verbrennung fordert . Bin da wirklich überfordert denn Ich dachte immer das Luft nicht entzündlich ist.

Beitrag Montag 17. Februar 2014, 18:01

Beiträge: 248
Bin da wirklich überfordert denn Ich dachte immer das Luft nicht entzündlich ist.

doch erst die "luft" macht das gemisch entzündbar, reiner sauerstoff ist sogar branntgefährlich.
siehe apollo programm wo die astronauten in der kapsel verbrannt sind.

Beitrag Montag 17. Februar 2014, 18:06

Beiträge: 40295
Vettel-T-Best hat geschrieben:
Bei den Turbos war ja schon immer ein sehr kleiner Hubraum vorgeschrieben (1,5l in den 80ern, 1,6l heute).
Mit zunehmender Zylinderzahl müssen also die einzelnen Zylinder immer kleiner werden, und bei den Belastungen für die einzelnen Bauteile in den Motoren, speziell in den 80ern, wären die winzigen Kolben einfach zu fragil geworden.
Das andere Problem ist ja, daß mehr Zylinder nicht automatisch besser sind.
Zuallererstmal erhöhst Du mit mehr Zylindern die innere Oberfläche der beweglichen Teile, und somit auch den Widerstand (innere Reibung). Mehr bewegliche Teile sind auch statistisch gesehen anfälliger für Defekte.


Okay danke, das klingt logisch.

Beitrag Montag 17. Februar 2014, 18:07

Beiträge: 0
V.J.K. hat geschrieben:
Vettel-T-Best hat geschrieben:
Zuerstmal willkommen hier im Forum.
Um abschätzen zu können wie weit man für die Erklärung ausholen muß, wie geläufig ist Dir das grundsätzliche Prinzip eines Verbrennungsmotors?
Der letzte Satz läßt da eine erhebliche Wissenslücke befürchten.
Nix für ungut.





Hallo Vettel,

Ich kenne mich schon ein wenig aus, nur mit dem Turbo habe Ich so meine Probleme. Ich weis das der Motor aus folgendem zusammengebaut wird.

Unten ist der Motor Block mit der Kurbelwelle welche auch mit dem Getriebe für die Kraftübertragung verantwortlich ist. Darauf gebaut ist dann die Zylinder Bank mit den Kolben welche mit den sogenannten Pneus die Verbindung der Kurbelwelle herstellen. Oberhalb der Zylinder Bank ist dann der Zylinder Kopf mit den Ventilen wo normalerweise das Benzin durch die Einspritz Einheit/Steuerung das Benzin und ein wenig Luft doziert und eingespritzt wird. Zusätzlich ist auch ein Ventil zuständig für die Abgase/Überdruck welches nur öffnet wenn der Druck höher steigt wie die Verbrennung selbst.Soweit Ich weis wird das über die sogenannte Nockenwelle gesteuert welche genau erkennt wie die Drücke sich in den Zylindern ausbreitet Mann muss sich das einmal vorstellen wie sowas überhaupt funktionieren kann und das der Erfinder des Otto Motors das vor Hundert Jahren schon entwickelt hat das ist schon sehr beeindruckend und deswegen Interessiere Ich mich Ja auch so sehr für diese Technik. Jetzt meine Frage: Wie kann das sein das mit einem Turbo auf einmal viel weniger Sprit verbraucht wird da die Luft zusammengepresst wird und die verbrennung fordert . Bin da wirklich überfordert denn Ich dachte immer das Luft nicht entzündlich ist.


Ok, also ehrlichgesagt bringst Du da ziemlich viel durcheinander.
Als Pneu bezeichnet man einen Reifen, das was Kolben und Kurbelwelle verbindet, ist ein Pleuel.
Die Luft wird in einem Verbrennungsmotor nicht dosiert, sondern die Luftmenge wird durch das Volumen des Zylinders definiert. Dazu wird dann die Benzinmenge dosiert. Bisher wurde das Benzin in den Ansaugtrakt eingespritzt, und dort das Zündgemisch aufbereitet. Heute wird das Benzin direkt in die Brennkammer injeziert (Direkteinspritzung).
Das mit dem Überdruckventil ist in diesem Zusammenhang Quatsch, und die Nockenwellen steuern Zeitpunkt und Länge der Öffnung von Einlaß und Auslaßventilen.
Das was Du da über entzündliche Luft schreibst, ist der Punkt, wegen dem ich Bedenken bezüglich Deines Wissenstandes angemerkt habe. Denn zu einer Verbrennung braucht es ein zündfähiges Gemisch. Also Treibstoff, und Sauerstoff der sich in der Luft befindet.
Daß nur durch den Turbo weniger Sprit verbraucht wird ist auch nicht richtig. Denn grundsätzlich braucht ein Turbo der auf Leistung ausgelegt ist mehr Sprit.
Er kann aber so ausgelegt werden, daß er effizienter ist, als ein Saugmotor. Und in Verbindung mit ERS führt die zu einer Einsparung beim Spritverbrauch.
Das mit dem Abblasventil, das Du irgendwie in den Brennraum gedichtet hast, das sitzt am Turbolader, und bläst zu hohen Ladedruck ab. Bei den derzeitigen Turbos ist dieses Ventil jedoch ein reines Sicherheitssystem, denn Ladedruckspitzen sollten von der MGU-H verhindert werden.
Vielleicht solltest Du aber einfach mal ein paar Fachartikel zu dem Thema lesen, die es im WEB bereits in Unmengen gibt.
Wie alt bist Du denn, wenn ich fragen darf?

Beitrag Mittwoch 5. März 2014, 15:25

Beiträge: 40295
Bisher hieß es ja immer, die Motoren seien rund 100 PS stärker als letztes Jahr. Ich kann mir dann aber nicht vorstellen, dass die Angaben von Lauda stimmen, dass der Motor 580 PS leistet, plus 160 PS durch Elektroantrieb, die man derzeit aber noch nicht voll abschöpfen könne.

Beitrag Montag 10. März 2014, 10:11

Beiträge: 0
MichaelZ hat geschrieben:
Bisher hieß es ja immer, die Motoren seien rund 100 PS stärker als letztes Jahr. Ich kann mir dann aber nicht vorstellen, dass die Angaben von Lauda stimmen, dass der Motor 580 PS leistet, plus 160 PS durch Elektroantrieb, die man derzeit aber noch nicht voll abschöpfen könne.


Dieses PS Geseiere ist doch eh völlig uninteressant...
Damit kann man die "Fast & Furious" Prolos beeindrucken, aber jemand der Ahnung von der Materie hat, den interessiert nur das Drehmoment das an der Antriebsachse ankommt.
Un da ist man in diesem Jahr nicht schlecht dabei. :wink:

Beitrag Montag 10. März 2014, 11:59

Beiträge: 40295
Also mich interessieren die PS-Zahlen schon :wink:

Beitrag Montag 10. März 2014, 12:16

Beiträge: 179
Ich glaube nicht, dass wirklich erwähnenswert mehr als diese 580PS drinsitzen.
Wenn man von einem Heizwert von 42MJ/kg ausgeht, wäre das bei 100kg/h Kraftstoffdurchsatz ein Wirkungsgrad von 36,6%.
Ich habe es noch nicht gesehen, dass die maximale Leistung gleichzeitig mit dem besten Wirkungsgrad oder spezifischen Kraftstoffverbrauch auftritt. Generell kommt man in Best-Punkten gerade bei den doch schon sehr optimierten F1-Motoren an die 40% ran, vielleicht auch dadrüber, das wäre mal ne interessante Information.
Für eine Abschätzung, inwiefern der Motor wirklich ausgereizt wird, wäre aber das max. Drehmoment wirklich mal interessant bzw. letztlich der effektive Mitteldruck.
Wenn wir die 580PS bei 15000rpm ansetzen, sind das nur 21,3bar, da gibt es Serienmotoren die mehr schaffen, allerdings eben nicht bei Maximaldrehzahl. Oft liegt die max. Leistung etwas niedriger als max. Drehzahl an, sicherlich aber nicht unter 13000, dann wären wir bei 24.6bar, das ist an der oberen Grenze von dem was in Serie oder seriennah aktuell so gemacht wird. Ich glaube aber, dass bei niedrigen Drehzahlen da doch schönere Werte auftreten.

Wirklich interessant diese Saison wäre ein b_e-Kennfeld (b_e = spezifischer Kraftstoffverbrauch in g/kWh). Das wird man zwar niemals bekommen, aber die Minimalwerte würden wirklich Aufschluss geben, was die Motoren rein mechanisch wirklich können.

Besonders mit der Direkteinspritzung kann man aber auch wieder so viel Spielereien machen, da will ich von Applikationsseite schon lieber garnicht dran denken :D

Beitrag Montag 10. März 2014, 12:32

Beiträge: 40295
Aber wieso sind dann so hohe Topspeeds drin? Ich meine, der Luftwiderstand ist jetzt so viel geringer auch nicht als 2013. Und die Autos sind dafür ja auch ordentlich schwerer.

Beitrag Montag 10. März 2014, 14:24

Beiträge: 0
MichaelZ hat geschrieben:
Aber wieso sind dann so hohe Topspeeds drin? Ich meine, der Luftwiderstand ist jetzt so viel geringer auch nicht als 2013. Und die Autos sind dafür ja auch ordentlich schwerer.


Ich sagte es bereits: die PS Zahlen sagen garnix aus...
Was zählt ist das Drehmoment, und alle betonen unisono daß in diesem Jahr erheblich mehr Drehmoment zur Verfügung steht.
Zum anderen ist der Luftwiderstand in diesem Jahr durch den fehlenden Beam-Wing erheblich gesunken!
Du unterschätzt da ein wenig wie viel dieser eine Flügel ausmacht!

Beitrag Montag 10. März 2014, 15:31

Beiträge: 40295
Mit dem Flügel ging doch vor allem Abtrieb verloren. Den versuchen die Teams doch mittels anderer Konstruktionen zurückzugewinnen: Durch den Monkey-Seat, durch verkleidete Querlenker und so weiter - die bieten weniger Abtrieb im Vergleich zum erhöhten Luftwiderstand, für den sie sorgen. Ich kann mir daher nicht vorstellen, dass der Luftwiderstand unterm Strich wirklich so viel gesunken ist.

Beitrag Montag 10. März 2014, 15:43

Beiträge: 0
Das ist jetzt nicht Dein Ernst, oder?
Sieh Dir mal den Monkey Seat an, und versuch den rein von der Flächer her mal mit dem Beam Wing zu vergleichen.
Und die verkleideten Radträger verwendet bis jetzt nur ein Team...
Daß die anderen bisher noch nichtmal versucht haben die zu kopieren wird schon seine Gründe haben, oder?
Und wenn man sich mal die Top Speeds von McLaren im Vergleich zu MGP oder Williams ansieht, wird recht schnell deutlich wie stark diese Konstruktion den Luftwiderstand erhöht.
Ich bin eh mal gespannt wie lange McLaren selbst auf diese Lösung setzt...
Es ist übrigens auch eine ganz einfache Rechnung, daß wenn durch den Wegfall eines Flügels Abtrieb verloren geht, automatisch in gleichem Maße der Luftwiderstand sinkt, oder?

Beitrag Freitag 18. April 2014, 19:12

Beiträge: 14
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