Effektiven Mitteldruck berechnen

Gib das Drehmoment ein, oder die Leistung und die Drehzahl dazu, und den Hubraum. Du bekommst den effektiven Mitteldruck in bar, kPa und psi, eine Größe, mit der sich Motoren jeder Größe auf einer Skala vergleichen lassen.

Motorleistung

Ausgehen von

Motorart

Drehmoment

lb-ft

Gib eine Zahl größer als null ein.

Hubraum

Gib einen Hubraum größer als null ein.

Einheit Hubraum

Nimm Drehmoment oder Leistung an der Kurbelwelle (Schwungrad). Werte am Rad enthalten die Verluste im Antriebsstrang und ergeben einen kleineren Mitteldruck.

Der effektive Mitteldruck ist kein Druck, den man im Zylinder messen kann. Er ist der gleichbleibende Druck, der pro Arbeitsspiel dieselbe Arbeit leisten würde wie der Motor an der Kurbelwelle.

Was die Eingaben bedeuten

Drehmoment: Drehmoment an der Kurbelwelle bei der Drehzahl, die dich interessiert, meist beim maximalen Drehmoment.
Leistung und Drehzahl: Hast du nur die Leistung, rechnet der Rechner sie zuerst in Drehmoment um: Drehmoment (lb-ft) = hp × 5.252,1 ÷ U/min.
Hubraum: gesamtes Hubvolumen, alle Zylinder.
Motorart: Ein Viertakter hat pro Zylinder einen Arbeitstakt alle zwei Umdrehungen, ein Zweitakter bei jeder Umdrehung.

Die Formel und woher sie kommt

Die Arbeit eines ganzen Arbeitsspiels an der Kurbelwelle ist Mitteldruck × Hubraum. Ein Viertakt-Arbeitsspiel dauert zwei Umdrehungen, 4π im Bogenmaß, und Arbeit aus Drehmoment ist Drehmoment × Winkel, also:

Drehmoment × 4π = Mitteldruck × Hubraum
Mitteldruck = 4π × Drehmoment ÷ Hubraum

Metrisch ist 1 L gleich 0,001 m³, also ergibt 4π × Nm ÷ (L × 0,001) Pascal, und geteilt durch 1.000:

Mitteldruck (kPa) = 4π × Nm ÷ L 1 bar = 100 kPa

In US-Einheiten ergibt Drehmoment in lb-ft × 12 lb-in, und mit Kubikzoll kommt psi heraus:

Mitteldruck (psi) = 4π × 12 × lb-ft ÷ CID = 150,8 × lb-ft ÷ CID

Für einen Zweitakter nimm 2π statt 4π: halb so viel wie beim Viertakter bei gleichem Drehmoment.

Rechenbeispiel

Ein Motor mit 2,0 L und 200 Nm: 4π × 200 ÷ 2,0 = 1.256,6 kPa = 12,57 bar (182,3 psi).

Ein US-Beispiel, 400 lb-ft aus 350 ci:

Metrisch: 400 lb-ft sind 542,3 Nm und 350 ci sind 5,735 L. 4π × 542,3 ÷ 5,735 = 1.188,2 kPa = 11,88 bar.
US: 150,8 × 400 ÷ 350 = 172,3 psi.
Probe: 1.188,2 kPa ÷ 6,895 = 172,3 psi, auf beiden Wegen dieselbe Antwort.

Aus der Leistung: 400 hp (405,5 PS) bei 5.500 U/min sind 382,0 lb-ft, das ergibt aus denselben 350 ci 164,6 psi (11,35 bar).

Wofür der Mitteldruck gut ist

Das Drehmoment wächst mit der Motorgröße, der Mitteldruck nicht. Damit lässt sich fair vergleichen, wie hart ein kleiner und ein großer Motor jeden Zylinder arbeiten lassen, oder ein Motor vor und nach einer Änderung. Aufladung erhöht ihn, weil bei jedem Arbeitsspiel mehr Luft im Zylinder ist, siehe den Ladedruck Rechner.

Weitere Rechner

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

Fragen

Wie berechnet man den effektiven Mitteldruck?

Beim Viertakter ist Mitteldruck = 4π × Drehmoment ÷ Hubraum. Metrisch: Nm × 4π ÷ Liter ergibt kPa. In US-Einheiten ist es 150,8 × lb-ft ÷ Kubikzoll: 400 lb-ft aus 350 ci ergeben 172,3 psi.

Wie rechne ich Drehmoment in Mitteldruck in bar um?

Nm mal 4π, geteilt durch Liter, dann hast du kPa, geteilt durch 100 ergibt bar. 200 Nm aus 2,0 L sind 1.256,6 kPa, also 12,57 bar (182,3 psi).

Woher kommt die Konstante 150,8?

Sie ist 4π × 12. 4π ist der Winkel eines Viertakt-Arbeitsspiels (zwei Umdrehungen) im Bogenmaß, und die 12 macht aus lb-ft lb-in, damit geteilt durch Kubikzoll psi herauskommt.

Ist der Mitteldruck beim Zweitakter anders?

Ja. Ein Zweitakter zündet bei jeder Umdrehung, also Mitteldruck = 2π × Drehmoment ÷ Hubraum, halb so viel wie beim Viertakter. 400 lb-ft aus 350 ci wären 86,2 psi.