Simulation des Motors

Hallo zusammen,

aus reiner Neugier möchte ich mal in die Runde fragen, ob sich einer von euch schon mal mit der Simulation des CX-Motors befasst hat?

Hintergrund: ich arbeite seit vielen Jahren in der Motorentwicklung und mich reizt es schon sehr den guten alten CX- Motor mal mit einer
modernen Simulationssoftware abzubilden, um danach an diesem Modell auch mal an verschiedenen Einflussgrößen zu drehen.

Falls das Thema für einige von euch interessant sein sollte, bin ich gerne bereit in diese Diskussion einzusteigen und Beiträge zu liefern  


Gruß
Günni

Hallo zusammen,

ein erstes Motormodell habe ich erstellt und mit Ergebnissen aus einem Leistungsdiagramm der CX500 kalibriert, anbei das Ergebnis, siehe Diagramm. Die schwarzen Kurven zeigen
Messungen aus einem Leistungsdiagramm, die blauen Kurven zeigen das gerechnete Ergebnis:




Mit diesem Modell habe ich dann einfach mal die Steuerzeiten der Ein- und Auslassventile auf eine maximale Leistung bei 9000rpm optimieren lassen. Der Leistungsgewinn ist mit
knapp 7% zwar relativ bescheiden, siehe rote Kurven. Allerdings habe ich hierbei den Nockenhub und die Öffnungsdauer auch nicht verändert, sondern lediglich die Nocken auf der
Nockenwelle verdreht:



Werde demnächst mal ausprobieren, was offene Ansaugtüten und Modifikationen in der Auspuffanlage bewirken. Vielleicht kann der eine oder andere von euch die Ergebnisse mit
Erfahrungswerten bestätigen oder auch widerlegen


Gruß Günni

Klingt interessant.

Was würde es denn bringen die EinlassVentile sagen wir mal 0,5 mm weiter zu öffnen?
Die NW umschleifen lassen kostet ja nicht die "Welt".

Gruß
Jochen

Hallo Jochen,

das kann ich gerne mal ausprobieren, ist kein großer Aufwand.

Der Nockenhub den ich verwendet habe ist allerdings einfach aus einer Standard-Nockenform abgeleitet, indem ich den Hub auf 6.5mm und die Steuerzeiten bei 1mm Hub nach dem Handbuch von Schorsche angepasst habe.

Die Ergebnisse mit offenen Ansaugtrichtern und Modifikationen im Endschalldämpfer werde ich demnächst mal einstellen.

Gruß
Günni

sg38fn schrieb:Allerdings habe ich hierbei den Nockenhub und die Öffnungsdauer auch nicht verändert, sondern lediglich die Nocken auf der Nockenwelle verdreht

Hallo Günni,

wie ist das mit dem "verdrehen" zu verstehen? Könnte man das mit zwei Langlöchern am Nockenwellrad erreichen? Um wieviel Grad hast Du gedreht und in welche Richtung?

Hallo Ralf,

bei den oben gezeigten Ergebnissen habe ich die Steuerzeiten für das Einlass- und das Auslassventil bei gleicher Nockenform so "verdreht", dass sich bei 9000rpm eine maximale Leistung ergibt. Hierbei wurde die Lage beider Nocken (Einlass und Auslass) auf der Nockenwelle verändert.

Werde heute Abend mal prüfen um wieviel Grad die Zeiten "Einlass öffnet"/"Einlass schließt" und "Auslass öffnet/Auslass schließt" hierbei konkret verändert wurden. Der Winkel war allerdings unterschiedlich für Einlass- und Auslassventil. Die von dir angesprochene Verdrehung der gesamten Nockenwelle (z. Bsp. über Langlöcher) habe ich auch mal ausprobiert, das hat allerdings keine nennenswerte Veränderung gebracht.

Ich werde einfach mal noch einige meiner Spielereien zur Diskussion einstellen, vielleicht habt ihr ja noch Anregungen oder konkrete Erfahrungen zu einzelnen Maßnahmen.

Gruß
Günni

Nachtrag: im oben gezeigten Fall (rot vs. blau) hatte ich EÖ und ES gleichermaßen um 4.5° (Nockenwinkel) nach spät verdreht und AÖ und AS um 8° (Nockenwinkel) nach früh, Hub und Öffnungsdauer wurden hierbei nicht verändert.

Zusammen mit etwas Feintuning und einem Auspuff-Berechnungsprogramm lässt sich da sicher einiges machen.  

Unter anderem habe ich mal offene Ansaugtrichter gerechnet und diese noch mit zwei Zusatzbohrungen im Endschalldämpfer kombiniert. Ohne Änderung der Steuerzeiten hat dies rechnerisch eine Leistungssteigerung von immerhin schon 22% gebracht. Eine zusätzliche Anpassung der Steuerzeiten - bei gleicher Nockenform - hat die Leistungssteigerung auf 25% erhöht.

Die berechneten Leistungskurven werde ich heute Abend mal einstellen. Mit ein bisschen Nachdenken und eurer Erfahrung lässt sich - mit überschaubarem Aufwand - bestimmt noch einiges aus der guten alten Gülle herauskitzeln, zumindest mal auf dem PC

Wie lang waren "Deine" Ansaugtrichter?

Mein Motor hat mit Mikuni TM34 Flachschieber und 50er Trichtern genau bis 10tsd gedreht und keinen Strich weiter. Auch die Anpassung der Ansauglängen (rechter Trichter um 23 mm verlängert) hat keine Besserung gebracht.





Ohne Trichter dreht sie problemlos bis in die Temperaturanzeige, bevor ihr dann langsam die Luft ausgeht und mit 15er Trichtern ohne Längenanpassung bis etwa bis 11.500.


Wobei man deutlich spürt, dass ohne Trichter unten raus Drehmoment verloren geht und sie oben raus mehr Bums hat.

Ausatmen tut sie durch aufgebohrte 20 kW-Krümmer (50 PS sind eingetragen) und die langen Universalschalldämpfer von Louis. Köpfe sind Einlaß- wie auslaßseitig noch original.


...Wäre halt mal interessant, was sie auf nem Prüfstand bringt.

Die Form der Trichter hat auch in der Rechnung einen großen Einfluss. Angefangen habe ich mit einem völlig willkürlich vorgegebenen Trichter, der 100mm lang ist und einen Einlassdurchmesser von 55mm hat. Das Ergebnis zeigt eine sehr wellige Leistungskurve mit einer maximalen Leistung von 40kW bei 8.000rpm, also eine Steigerung von 8%.

Danach habe ich die Trichtergeometrie vom Simulationsprogramm auf maximale Leistung bei 9.000rpm optimieren lassen. Die optimale Trichtergeometrie nach Rechnung ergab eine Länge von 31mm und einen Einlassdurchmesser von 59mm. Keine Ahnung, ob so ein kurzer Trichter wirklich realistisch ist, das wisst ihr bestimmt schon besser!? Vielleicht hat ja einer sogar eine Messung von einem Prüfstand mit offenen Tüten?

Mit dem o. g. Trichter (L=31mm, D=59mm) ergibt sich - zumindest rein rechnerisch - eine Maximalleistung von 42.3kW bei 9.000rpm, was einer Leistungssteigerung von etwas mehr als 14% entspricht. Die Leistungs- und Drehmomentverläufe sind weniger wellig als mit dem langen Trichter mit dem ich zuerst gerechnet hatte, ich werde die zugehörigen Diagramme heute Abend noch anhängen.

Gruß
Günni

Kurze Trichter sind, wenn es um Leistung oben raus geht, schon realistisch.

Lange Trichter machen Drehmoment unten raus, kurze mit weit rumgezogenen Öffnungen bringen Leistung oben rum.


...Wie wirkt sich denn die unterschiedliche Ansauglänge durch den Versatz der Zylinder aus? Macht es Sinn, die Trichter anzugleichen oder ist das eher schädlich, weil die Trichtergeometrie dann ungleich ist?

Hallo zusammen, anbei einige Diagramme der Berechnungen, die ich durchgeführt habe. Zunächst die Steuerzeiten und Nockenhübe, die ich verwendet habe:



Bei der ersten Rechnung habe ich einen Ansaugtrichter mit einer Länge von 100mm und einem Ansaugdurchmesser von 55mm verwendet. Mit diesem ergab sich folgendes Leistungsdiagramm (orange Kurven):



Danach habe ich die Abmessungen vom Ansaugtrichter auf maximale Leistung bei 9.000rpm optimieren lassen, es ergab sich eine Länge von 31mm und ein Ansaugdurchmesser von 59mm. Die violetten Kurven zeigen das Ergebnis:



Im nächsten Schritt habe ich die Endschalldämpfer an den rot markierten Stellen mit einem Durchmesser von je 10mm "aufgebohrt":



Das nächste Diagramm zeigt das Ergebnis dieser Maßnahme, wenn sonst nichts verändert wird:



Final habe ich die beiden Maßnahmen (optimierte Ansaugtrichter und Bypässe im Endschalldämpfer) kombiniert, womit sich - rein rechnerisch - folgende Leistungskurve ergeben hat:



Die Steuerzeiten, Nockenformen und Nockenhübe sind hierbei unverändert.

Keine Ahnung, ob die Rechnungen belastbar sind, deswegen wäre es spannend falls einer von euch mit einer ähnlichen Maßnahme schon mal auf dem Prüfstand war?

Schaut's euch einfach mal kritisch an  

P.S.: Als Nockenhub für Einlass und Auslass habe ich 6.5mm angenommen, für den Tellerdurchmesser der Einlassventile 31mm und für den Tellerdurchmesser der Auslassventile 24mm. Hoffe dass die Werte stimmen?


Gruß
Günni

@Ralf: den Versatz der Zylinder habe ich nicht ausgeglichen.

@Jochen: ein größerer Ventilhub - gerechnet habe ich 7.5mm satt 6.5mm - bringt keine nennenswerte Mehrleistung Ich vermute mal, dass die Ventile nicht die Engstelle sind?

@Jochen: der größere Ventilhub bringt Mehrleistung, wenn gleichzeitig die Öffnungsdauer vergrößert und die Steuerzeiten angepasst werden, was ich im ersten Anlauf nicht gemacht habe. Nach Erfahrung vom Tuning-Experten Ulf Penner sollte der Löwenanteil der längeren Öffnungsdauer für eine höhere Überschneidung verwendet werden.

Kurzum: ich arbeite daran

Man kann da auch etwas mit dem Ventilspiel arbeiten:

Einlaßventilspiel auf 0,08 einstellen ergibt ein früheres Öffnen ünd ein geringfügig längere Öffnungszeit und damit eine bessere Füllung.

Das sind zwar nur hundertstel, aber zwischen einem "lasch" eingestellten 0,10 und einem saugend eingestellten 0,08er Spiel summiert sich das schon.

Abgesehen davon wirkt das engere Spiel der Pittingbildung entgegen. Ich bin kein Freund der größeren Einstellwerte, wenn es sich nicht um einen gedrosslten Motor handelt. Aber auch bei dem wäre das eher beim Auslaßventil von Bedeutung.

Hallo Ralf,

guter Gedanke.

Die Idee, für die beiden Ansaugtrichter wegen des Zylinderversatzes unterschiedliche Längen zu verwenden ist auch gut. Werde ich für meine weiteren Spielereien mal im Hinterkopf behalten

Gruß Günni

Brummbaehr schrieb:Klingt interessant.

Was würde es denn bringen die EinlassVentile sagen wir mal 0,5 mm weiter zu öffnen?
Die NW umschleifen lassen kostet ja nicht die "Welt".

Gruß
Jochen

Hallo Jochen,

meine Antwort - die weitere Öffnung brächte nichts - war falsch    

Ein höherer Ventilhub bringt auf jeden Fall mehr Leistung, ich werde demnächst mal rechnen, wie sich ein Hub von 7mm oder 7.5mm auswirkt.

Nachtrag: nach weiterer Prüfung sind maximal 7mm Ventilhub noch sinnvoll. Bei größeren Ventilhüben müssten die Durchmesser vom Ansaugkanal (35mm)
und vom Abgaskanal (31mm) vergrößert werden, weil diese - bei größeren Ventilhüben als 7mm -  zur Engstelle werden.


Gruß
Günni