Mittlere Kolbengeschwindigkeit

Die Kolbengeschwindigkeit ist die (v), mit der der eines den Weg vom (OT) zum unteren Totpunkt (UT) und zurück zurücklegt (Geschwindigkeit (v) = Weg in Meter (m) / Zeit in Sekunden (s).

Die Kolbengeschwindigkeit bei Kolbenmaschinen ist nicht gleichmäßig:

• Die lineare Bewegung des Kolbens ist an die rotierende Bewegung der gekoppelt. Deswegen ergibt sich abhängig vom λ in der Regel ein annähernd Verlauf der Kolbengeschwindigkeiten bei jedem Hub. Die Bewegung weicht von einer reinen Sinuskurve ab, da sie mit weiteren Bewegungen mit jeweils der doppelten Frequenz überlagert wird. Das Maximun der Kolbengeschwindigkeit wird für λ=0,25, bei einem Kurbelwinkel von etwa 77° erreicht. Die mittlere Kolbengeschwindigkeit unterstellt eine über den Hub konstante Geschwindigkeit.

Man rechnet normalerweise mit der mittleren Kolbengeschwindigkeit.

Diese berechnet sich wie folgt:

$v_{m} = 2 \times n \times s$

v_m = Mittlere Kolbengeschwindigkeit in m/s

n = Motordrehzahl in 1/s

s = Kolbenhub in m

oder:

$v_{m} = n \times s : 30000$

v_m = Mittlere Kolbengeschwindigkeit in m/s

n = Motordrehzahl in 1/min

s = Kolbenhub in mm

Die maximale mittlere Kolbengeschwindigkeit ist nur durch die Werkstoffpaarung von Kolben und Zylinder begrenzt und beträgt bei Großserienmotoren maximal 20 m/s. Sogenannte Hochdrehzahlmotoren haben eine höhere Zylinderanzahl, weil das gegebene Hubvolumen auf mehr Zylinder aufgeteilt wird. Dadurch wird der Hub des einzelnen Zylinders reduziert und die Drehzahl kann erhöht werden, ohne die Kolbengeschwindigkeit zu erhöhen. Daher haben Motoren mit höherer Zylinderanzahl eine höhere Lebensdauer als hubraumgleiche Motoren geringerer Zylinderzahl.

Weil die Kolbengeschwindigkeit dem Hub proportional ist, haben Motoren (der ist größer als der Kolbendurchmesser) bei gegebener Drehzahl eine höhere Kolbengeschwindigkeit als (Kolbenhub kleiner als Kolbendurchmesser) gleichen Hubraums, weil der Kolben einen längeren in der gleichen Zeit zurücklegt.

Das eines Verbrennungsmotors hängt nur vom und dem effektiven ab, ob der Motor ein sogenannter Langhuber oder Kurzhuber ist, ist völlig belanglos.

Literatur

• 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