Dynamische Verdichtung berechnen

Gib den Motor wie für die statische Verdichtung ein, dazu Pleuellänge und den Schließpunkt des Einlassventils vom Nockenwellen-Datenblatt. Du bekommst den effektiven Hub, das dynamische Hubvolumen und die dynamische Verdichtung, mit der Kolbenposition aus exakter Kurbel- und Pleuelgeometrie.

Dein Motor und deine Nockenwelle

Bohrung

Gib eine Zahl größer als null ein.

Hub

Gib eine Zahl größer als null ein.

Pleuellänge (Mitte zu Mitte)

Gib eine Pleuellänge größer als der halbe Hub ein.

Brennraumvolumen

Gib eine Zahl größer als null ein.

Kolbenboden

Volumen von Mulde, Taschen oder Dom

Gib null oder eine positive Zahl ein.

Bohrung der Zylinderkopfdichtung

Gib eine Zahl größer als null ein.

Dicke der Dichtung, verpresst

Gib null oder eine positive Zahl ein.

Kolbenrückstand zum Block

Gib eine Zahl ein, negativ, wenn der Kolben über der Blockoberkante steht.

Kolbenrückstand im oberen Totpunkt: Steht der Kolbenboden unter der Blockoberkante, ist der Wert positiv, steht er darüber, negativ.

Einlass schließt, ermittelt aus

Einlass schließt (nach UT)

Gib einen Winkel von 0 bis 120° ein.

Nimm den Schließpunkt vom Datenblatt deiner Nockenwelle, entweder bei 0,050 Zoll (1,27 mm) Hub oder die Nenn-Steuerzeit (advertised, am Ventilsitz). Der Wert am Sitz liegt später und ergibt eine kleinere Verdichtung. Entscheide dich für eine Konvention und nimm sie bei jedem Vergleich.

Dynamische Verdichtung nach Schließwinkel

Derselbe Motor, nur der Schließpunkt des Einlasses ändert sich.

Das ist Geometrie aus deinen Eingaben. Zylinderdruck, Wärme, Ladedruck und die Luft, die bei hoher Drehzahl nach dem Schließpunkt noch nachströmt, sind nicht enthalten, und es ist keine Empfehlung zu Kraftstoff oder Zündzeitpunkt.

Was jede Eingabe bedeutet

Bohrung, Hub, Brennraum, Kolben, Dichtung und Kolbenrückstand: dieselben Eingaben wie beim Rechner für die statische Verdichtung. Zusammen ergeben sie das Kompressionsvolumen, das im oberen Totpunkt über dem Kolben bleibt.
Pleuellänge: Mitte zu Mitte. Sie bestimmt, wo der Kolben bei einem bestimmten Kurbelwinkel steht.
Einlass schließt: Grad nach dem unteren Totpunkt (n. UT), vom Nockenwellen-Datenblatt. Stehen dort nur Öffnungsdauer und Einlassspreizung, gilt: Schließen n. UT = Spreizung + Öffnungsdauer ÷ 2 − 180.

Welcher Schließpunkt

Nockenwellen-Datenblätter geben den Schließpunkt bei 0,050 Zoll (1,27 mm) Stößelhub an und meist auch die Nenn-Steuerzeit am Ventilsitz (advertised), die der Hersteller bei einem viel kleineren Hub seiner Wahl misst. Die Steuerzeit am Sitz schließt später und ergibt bei derselben Nockenwelle immer eine kleinere dynamische Verdichtung. Keine davon ist falsch, aber zwei Ergebnisse lassen sich nur vergleichen, wenn sie dieselbe Konvention nutzen. Entscheide dich für eine, schreib sie neben die Zahl und prüf, auf welcher ein Zielwert beruht, den du irgendwo liest.

Die Formel

r = Hub ÷ 2,  l = Pleuellänge,  θ = 180 + Schließwinkel n. UT
Kolben unter OT = r + l − (r × cos θ + √(l² − r² × sin² θ))
effektiver Hub = Kolben unter OT bei θ
dynamisches Hubvolumen = π ÷ 4 × Bohrung² × effektiver Hub
dynamische Verdichtung = (dynamisches Hubvolumen + Kompressionsvolumen) ÷ Kompressionsvolumen

Die erste Zeile ist exakte Kurbel- und Pleuelgeometrie: r × cos θ + √(l² − r² × sin² θ) ist der Abstand von der Kurbelwellenmitte zum Kolbenbolzen, im oberen Totpunkt genau r + l. Es wird keine Näherung für kurze Pleuel benutzt.

Rechenbeispiel

Bohrung 4,000 Zoll (101,6 mm), Hub 3,480 Zoll (88,392 mm), Pleuel 5,700 Zoll (144,78 mm), 64 ccm Brennraum, 5 ccm Mulde, Zylinderkopfdichtung mit 4,100 Zoll (104,14 mm) Bohrung und 0,041 Zoll (1,0414 mm) Dicke, Kolben 0,025 Zoll (0,635 mm) unter der Blockoberkante. Das Beispiel-Datenblatt nennt 224° Öffnungsdauer bei 0,050 Zoll auf 110° Einlassspreizung, das Ventil schließt also bei 110 + 112 − 180 = 42° n. UT.

Kompressionsvolumen 83,02 ccm, statische Verdichtung 9,63:1.
Kurbelwinkel 222° nach dem oberen Totpunkt: Der Kolben steht 80,09 mm (3,153 Zoll) unter dem oberen Totpunkt, 90,6 % des Hubs.
Dynamisches Hubvolumen: 649,3 ccm.
Dynamische Verdichtung: (649,3 + 83,02) ÷ 83,02 = 8,82:1.

Würde dasselbe Datenblatt 280° Öffnungsdauer am Sitz auf derselben Spreizung nennen, schlösse das Ventil bei 70° n. UT: effektiver Hub 2,575 Zoll (65,405 mm) und eine dynamische Verdichtung von 7,39:1. Dieselbe Nockenwelle, zwei Konventionen, 1,44 Punkte Unterschied (8,822 gegen 7,386 vor dem Runden).

Weitere Rechner

Berechne zuerst die statische Verdichtung mit dem Verdichtungsrechner und das Druckverhältnis eines aufgeladenen Motors mit dem Ladedruck Rechner. Zum Motorbau gehören auch Pleuelverhältnis, Liefergrad, effektiver Mitteldruck und Turbo-Luftdurchsatz und Punkte im Verdichterkennfeld.

Fragen

Wo finde ich den Schließpunkt des Einlassventils?

Auf dem Datenblatt der Nockenwelle, in Grad nach dem unteren Totpunkt. Stehen dort nur Öffnungsdauer und Einlassspreizung, addiere die halbe Öffnungsdauer zur Spreizung und zieh 180 ab: 224° auf 110° Spreizung schließt bei 42° n. UT.

Soll ich für die dynamische Verdichtung 0,050 Zoll oder die Steuerzeit am Sitz nehmen?

Beides geht, solange du immer dieselbe nimmst. Die Steuerzeit am Sitz schließt später und ergibt deshalb eine kleinere Zahl. Im Beispiel auf dieser Seite ergibt Schließen bei 42° n. UT 8,82:1 und Schließen bei 70° n. UT 7,39:1.

Ändert die Pleuellänge die dynamische Verdichtung?

Nur wenig. Beim Beispielmotor mit Schließen bei 42° n. UT ergibt ein Pleuel mit 5,700 Zoll (144,78 mm) 8,82:1 und eines mit 6,000 Zoll (152,4 mm) 8,81:1. Das längere Pleuel hat den Kolben beim Schließen des Ventils schon ein Stück weiter angehoben.

Warum ist die dynamische Verdichtung kleiner als die statische?

Die statische Verdichtung zählt den vollen Hub. Der Kolben kann aber erst verdichten, wenn das Einlassventil zu ist, und das ist nach dem unteren Totpunkt, also zählt nur ein Teil des Hubs. Im Beispiel bleiben 90,6 % des Hubs, und aus 9,63:1 statisch werden 8,82:1 dynamisch.