Verlauf Volllast-Zündwinkel über die Drehzahl?

[CKP]

Hier mal die serienmäßige Volllastkennlinie einer GSX-R 750 Baujahr 96.

Da sieht man auch, dass so bei 6000 rpm die maximale Frühzündung erreicht wird und danach wieder Richtung spät gelegt wird.
Entspricht ja eigentlich auch nicht der Theorie. Gemacht haben es die Japaner trotzdem so. Sieht auch bei den neueren Modellen ähnlich aus.

Unbenannt-1.jpg (71.62 KiB) 7848 mal betrachtet

[ChristianK]

Ich werde das nächste Woche auf dem Prüfstand testen. Mal sehen, was dabei heraus kommt...

[ChristianAllmann]

Nur kurz als nebeninfo, was man nicht vergessen darf. Vergesst die konstante Zünddauer nicht, die mit steigender Drehzahl "kompensiert" werden muss

Richtig. Was auch genau der einzige Grund ist, um mit steigender Drehzahl früher zu zünden.

Genau, den Punkten schließe ich mich auch an, darin inkludiert ist ja die Ausbreitung der Flammenfront. Nur weil ich mit hoher Drehzahl fahre, verbrennt mein Gemisch ja nicht wirklich schneller.

Wir hatten letzthin auch mit den MS-Kumpels über genau das gleiche Thema diskutiert ... Wenn ich in Richtung hoher Drehzahl die Zündung zurücknehme, dann ist dies so wie ein "Mini-Drehzahlbegrenzer" - Was bei Serie auch Sinn macht, aber wenn ich fahre, dann würde ich gerne die Drehzahlgrenze auch mit dem Drehzahlbegrenzer in all seinen Varianten einstellen, aber nicht schon durch das Grundfeld der Zündung.

Ich bin auch gespannt auf das Ergebnis von ChristianK und bin mir sicher, dass es gut geht! Viel Erfolg! ChristianK weiß was er macht.

[ChristianK]

@ckp

Du steckst wohl am tiefsten in der Materie drin. Wann ist der optimale Zeitpunkt für den höchsten verbrennungsdruck und wie lange dauert die Verbrennung, bis sie diesen Punkt erreicht hat?

Ich habe mal gehört/gelesen, dass der optimale Punkt für den höchsten Druck bei 12-15' nach OT sei. Und dass die Verbrennung von der Zündung an etwa 1,5ms benötigt. Ist dies richtig?

Wenn ich dann meine eff. 42' bei 8000rpm annehme, komme ich auf vollendet Ergebnis:

8000rpm x 360' / 60sec / 1000ms = 48' pro ms. X 1,5ms = 72' abzgl. der ca. 15' nach OT bleiben noch etwa 57', die vor OT gezündet werden müssten, um den optimalen verbrennungsdruck zu erreichen.

Ist das so in etwa richtig?

[CKP]

Hi,

ja mit deinen 12-15 Grad für maximalen Verbrennungsdruck (PPP=Peak Pressure Position) bist du schon gut dabei. Das korreliert dann mit dem der optimalen Verbrennungsschwerpunktlage (50% Energieumsetzung) die dann eben im Bereich 6-10° liegt. (Meistens sagt man 8°KW nOT, aber hängt vor allem von den anteiligen Wandwärmeverlusten ab. Daher ist die optimale Lage in diesem genannten Bereich vor allem von Last, Drehzahl und Brenndauer abhängig)
Schwerpunktlage wird über Heizverlauf (geht sehr einfach) oder genauer und komplizierter über Brennverlauf ermittelt.
Spitzendrucklage wäre für uns natürlich einfacher. Aber wenn man eine Indizierung hat, kann man auch gleich Heizverlauf ermittelen der einem die Schwerpunktslage gibt. Wobei wie schon gesagt, wenn man ZZP verschiebt, verschiebt sich nahezu direkt proportional die Schwerpunktslage und genauso die Spitzendrucklage.
Alternativmöglichkeit wäre evtl über Ionenstrommessung. Daraus kann man auch die Spitzendruckposition auslesen. Soll aber wohl nur bei hoher Last ein brauchbares Signal liefern. Wäre aber wohl die günstigste Methode.

Früher wäre wegen höheren Wandwärmeverlusten, Stickoxidbildung und aus Festigkeitsgründen schlechter. Wenn der Schwerpunkt bei hoher Last im OT liegt, kann es schon mal den Kolben spalten.
Später ist schlechter weil man weiter vom Idealprozess wegkommt (isochore Verbrennung). Wobei hier die Belastungen wieder stark abnehmen, da Druck und Temperatur stark abfallen. Darf man aber immer nicht mit der Abgastemperatur verwechseln, die nimmt dann schnell zu, einfach weil man die Verbrennung näher an Auslass öffnet schiebt.

Man kann aber leider nicht einfach mit einer fixen Dauer von ZZP zu Spitzendrucklage arbeiten.
Das Problem ist, dass Brennverzug (ZZP bis meistens 5% Energieumsetzung) sowie die Brenndauer an sich von vielen Faktoren abhängen.
Das einfachste ist schon mal die laminare Brenngeschwindigkeit. Die hängt u.a. vom Gemisch ab und ist bei 10% Luftmangel am höchsten.
Aber eben auch seeeehr stark vom Restgasgehalt. Somit von Steuerzeiten und der im jeweiligen Betriebspunkt vorliegenden Gasdynamik
Die Flamme geht dann aber schnell von laminar in turbulent über. Hier ist dann vor allem die Ladungsbewegung (Quetsch, Tumble, Drall ) ausschlaggebend.

Im Endeffekt kann man nur sagen, die ganze Theorie hilft nichts um den Prüfstand mit ordentlicher Sensorik kommt man nicht rum, wenn man das Maximum rausholen möchte.

[ChristianK]

Ist ja schon gut, ich frag nicht mehr.

Merke, Du steckst zu tief drin.

Kolben gespalten hatte ja der luheuser, als er mit e85 die Zündung massiv vor gezogen hat. Also nach deiner Logik lag dies dann weniger an der mangelnden Qualität der 115PS Kolben, als vielmehr an zu früher Zündung, die trotzdem noch klopffrei möglich war?

Wie war das mit der verbrennungszeit bis zum Spitzendruck? Oder hast Du da garkeine "Pauschale" gelernt und dies tatsächlich für jeden Drehzahlpunkt einzeln ermittelt/berechnet?

Ich werde auf dem Prüfstand drei oder vier Messungen machen. Erstmal jeweils zwei grad zurück nehmen und vielleicht auch noch eine Messung mit 1-2' mehr, wenn ich mich traue. Danach bastel ich dann eben aus den bisherigen Läufen die neue Kurve und schaue, was dabei herauskommt. Soweit der Plan.
Ich rufe morgen mal den Peter an, mal sehen wie es zeitlich aussieht.

[ChristianAllmann]

Die 8 Grad nach OT habe ich auch noch in Erinnerung..,

Bezgl der 1,5 ms hängt wie CKP schreibt von vielen Faktoren ab / Laminare Verbrennung oder Turbulente Verbrennung, Brennraumgestaltung .. und ganz wichtig, das etwas fettere Gemisch brennt schneller durch als das magere Gemisch - aber vom Grundansatz bist du mit deinen Berechnungen schon auf dem richtigen Weg ChristianK

BEITRAG EDITIERT... DANKE JUNGS!

[CKP]

Bei dem Kolben kann ich das nicht ausschließlich nur auf die Zündung schieben. Irgendwann ist auch einfach so der Kolben am Ende aufgrund der Belastung.
(Dem Applikateur werden dann immer Grenzwerte mitgeteilt die nicht überschritten werden sollten, beispielsweise maximaler Spitzendruck oder maximaler Mitteldruck. Gibt dann auch noch Abteilungen, die Messen auch mal die Temperaturen etc)
Kommt aber auf alle Fälle vor mit dem Kolbenspalter aufgrund Schwerpunktslage im OT. Habe ich jetzt schon öfters gehört.
Idealerweise merkt man es aber schon, dass man auf den falschen Weg ist, da das Drehmoment schon wieder abnimmt auf dem Weg von 8° nach OT
Aber wenns ab und zu klopft bzw. die Temperaturen sehr hoch sind, sieht man das auch gut am gebrauchten Kolben. (Ich glaube da steht auch noch mehr dazu in dem Buch "Motorschäden", was ich nur empfehlen kann, ist ein seeehr geiles Buch)

ne Pauschale habe ich da jetzt nichts im Kopf und macht auch wie gesagt keinen Sinn. Gibt nur Richtwerte z.B. für optimale Brenndauer etc in °KW.
Normal sitzt du (bzw. der Prüfstandsfahrer ) vorm Prüfstandsrechner. Da ist ne fette Anzeige mit der Verbrennungsschwerpunktlage (über letzte xxx Arbeitsspiele gemittelt) und dreht solange an der Zündung bis die Schwerpunktslage bei 8° liegt.
Daneben noch die ganzen Klopfanzeigen. Einmal via Körperschall die Intensität und dann noch der Klopfüberdruck aus dem Druckverlauf (wahnsinnig einfach zu berechnen und die Grenze wird da immer rein drehzahlabhängig total simpel berechnet).
Wenn eine der beiden kritische Werte anzeigt macht man halt Stop und geht nicht weiter nach früh (oder man die 8° schon erreicht ).
Fertig ist das Zündkennfeld. Den Rest macht dann die adaptive Klopfregelung. Deren frühester Wert entspricht dann quasi dem Zündkennfeld und das entspricht der Klopfgrenze. Außer es wird noch eine Sicherheitsgrenze von weniger Grad mit hinterlegt. Aber normal macht man das bei den heutigen Klopfregelungen gar nicht mehr, damit eben die Maximalleistung rausgeholt wird.


Wenn ich mal Kohle hab, kaufe ich mir ne Messzündkerze (normal ~3000€ pro Stück). Die Auswertung dahinter kann ich mir dann selbst programmieren.

[ChristianK]

Danke!

Fährst Du die ms3 mit Klopferkennung oder ist dies geplant?

[suzuki90]

Denke die Aussage mit der Abhängigkeit der Brenngeschwindigkeit zum Luftverhältnis ist falsch.

In sämtlichen Quellen wird angegeben, dass sich die laminare Brenngeschwindigkeit mit steigendem Luftverhältnis verlangsamt.

Die Brenngeschwindigkeit wird beeinflusst vom Zustand des Gemisch, chemischer Zusammensetzung des Kraftstoffs und vom Luftverhältnis.

Brenngeschwindigkeit.PNG (150.99 KiB) 7776 mal betrachtet

Aber entscheidend ist die Flammfrontgeschwindigkeit, und die besteht eben aus der Summe von Brenngeschwindigkeit und Transportgeschwindigkeit.
Und die Transportgeschwindigkeit ist stark Drehzahlabhängig, wird gerade bei höheren Drehzahlen dann durch Tumble-, Drall- und Quetschströmung vergrößert.
Daher kann aus Messwerten dieser Verlauf für die Flammfrontgeschwindigkeit über die Drehzahl abgeleitet werden:

Flammfront.PNG (80 KiB) 7776 mal betrachtet

Man erkennt, dass bis ca 4000 U/min (dieser Wert mag von Motor zu Motor unterschiedlich liegen) die Brenngeschwindigkeit dominiert, ab da dann die oben angesprochenen Strömungen die Transportgeschwindigkeit vergrößern, so dass diese Geschwindigkeit mit fast gleicher Steigung sich vergrößert.
Daher wird ab hier die kürzere Zeit die bei höherer Drehzahl zur Verfügung steht kompensiert.
Das führt dann zu Serienkennfeldern, die ab einem gewissen Punkt mit dem Zündwinkel recht gleich bleiben und sich eben nicht mehr groß steigern oder sogar im Winkel zurück gehen können.

Die anfängliche, fixe Zeit zum Ausbilden eines Zündfunkens beträgt ca 1 µs vom Durchbruch bis zur Bogenentladung. Ziel ist es, damit das Gemisch zu entzünden.
Fällt also nicht ins Gewicht.
Bis das Gemisch sich zu einem Durchmesser von ca 10 mm entzündet hat (0,2%-Massenumsatz) spricht man von der Flammkernbildungsphase. Und die ist durchaus von Druck, Temperatur, Gemisch, Strömungszustand usw beeinflusst, hat also auch eine Drehzahlanhängigkeit.

All das zeigt letztendlich nur, dass die Theorie schon so komplex ist, dass jeder Motor da anders reagiert.
Sowas kann nur am Prüfstand ausgefahren werden.
Das von CKP gezeigte Motorradzündkennfeld scheint aber das zu bestätigen, was ich geschrieben habe, dass die Steigerung der Strömungsgeschwindigkeiten bei höheren Drehzahlen die Flammfrontgeschwindigkeit sowie durch höhere Temps und Drücke die Flammkernbildungsphase beschleunigen und so kein früherer Zündwinkel mehr benötigt wird um maximales Drehmoment durch ideale schwerpunktlage zu erhalten.
Bei Drehzahlen über 6000 nimmt auch die Klopfneigung ab, so dass hier fast immer (mit gutem Kraftstoff) im idealen Schwerpunkt gezündet werden kann. Gerade beim Motorrad. Mit dem R6-Motor hab ich viele Stunden auf dem Prüfstand mit Indizierung verbracht mit ähnlichem Ergebnis. Zündzeitpunkt wurde ab 8000 U/min nur noch nach max. Drehmoment eingestellt. Früher zünden war klopffrei möglich, aber da lag der Schwerpunkt dann so früh, dass die Leistung wieder zurück geht. Haben so auch Kennfelder ausgefahren, die oben kaum mehr früher zünden mussten (bei 15.000 U/min) als bei 7000 U/min.

Bin gespannt auf die Prüfstandsergebnisse von ChristianK.

[CKP]

Denke die Aussage mit der Abhängigkeit der Brenngeschwindigkeit zum Luftverhältnis ist falsch.
In sämtlichen Quellen wird angegeben, dass sich die laminare Brenngeschwindigkeit mit steigendem Luftverhältnis verlangsamt.

Hi, wo ist der Fehler? Bitte nochmal genau lesen. Ich hatte geschrieben bei 10% Luftmangel maximale laminare Brenngeschwindigkeit.
Und 10% Luftmangel ist nunmal lambda = 0,9, also im fetten genauso wie dein Diagramm aus "rennsporttechnik" auch zeigt
Und habe auch geschrieben, dass die Flamme schnell von laminar in turbulent übergeht. Und letzteres ist dann eben dass, was du als Transportgeschwindigkeit bezeichnest. Gibt mehrere Bezeichnungen dafür, wird in mancher Literatur auch turbulente Schwankungsgeschwindigkeit genannt, nur mal als Beispiel

Das von CKP gezeigte Motorradzündkennfeld scheint aber das zu bestätigen, was ich geschrieben habe, dass die Steigerung der Strömungsgeschwindigkeiten bei höheren Drehzahlen die Flammfrontgeschwindigkeit sowie durch höhere Temps und Drücke die Flammkernbildungsphase beschleunigen und so kein früherer Zündwinkel mehr benötigt wird um maximales Drehmoment durch ideale schwerpunktlage zu erhalten.
Bei Drehzahlen über 6000 nimmt auch die Klopfneigung ab, so dass hier fast immer (mit gutem Kraftstoff) im idealen Schwerpunkt gezündet werden kann. Gerade beim Motorrad. Mit dem R6-Motor hab ich viele Stunden auf dem Prüfstand mit Indizierung verbracht mit ähnlichem Ergebnis. Zündzeitpunkt wurde ab 8000 U/min nur noch nach max. Drehmoment eingestellt. Früher zünden war klopffrei möglich, aber da lag der Schwerpunkt dann so früh, dass die Leistung wieder zurück geht. Haben so auch Kennfelder ausgefahren, die oben kaum mehr früher zünden mussten (bei 15.000 U/min) als bei 7000 U/min.

Hast du da noch ein paar Daten zu euren Prüfstandsläufen?
Habe da selbst nichts ausm Motorradbereich. Aber mich würden da mal beispielsweise ein paar Zündhaken bei hoher Drehzahl interessieren. ( Je höher desto lieber)
Auch allgemein wie die p-V Diagramme da über mehrere Arbeitsspiele aussehen. Habe bisher nur bis so 8000 rpm gesehen und das wird da schon ziemlich verrückt.
Was mich auch sehr interessieren würde ist euer herrausgefahrendes Kennfeld im Vergleich zum Serienkennfeld.

Habe eigentlich auch noch irgendwo mehrere neuere Serienkennfelder. Finde die nur gerade nicht.

Deine Theorie klingt auf alle Fälle schon mal plausibel. Vor allem da die Motorräder meistens eh nur von der Quetschströmung leben. Und die wiederrum u.a. von der Kolbengeschwindigkeit. Und die nimmt nun mal mit der Drehzahl zu Quetschspalt nimmt auch noch etwas ab, dass ist auch gut für die Quetschströmung.
Ich denke Drall und Tumble funktionieren bei den Drehzahlen auch gar nicht mehr, davon abgesehen, dass sie auch nur in engen Bereichen funktionieren.


--------------

Klopfsensor für die MS3 hatte ich mal überlegt. Also mit dieser internen Auswertung von DIY
Aber zum einen habe ich fast ausschließlich Threads gefunden von Leuten die Problemen damit haben.
Zum anderen habe ich meine Zweifel ob das bei den hohen Motorraddrehzahlen überhaupt klappt.
Außerdem ist das ja nur die halbe Miete, man muss sich ja erstmal die Thresholds ermitteln.
Sprich wann es klopft bzw. wann es zuviel klopft muss man ja immernoch selbst festlegen.

[suzuki90]

Hab geantwortet, während ihr auch geschrieben habt.
Mein Post war die ANtwort auf diese Aussage:

und ganz wichtig, das magere Gemisch brennt schneller durch als das fettere Gemisch

Muss mal heute abend schauen, ob ich da noch Daten habe von damals.
Gab allerdings einen Festplattencrash und ich befürchte, da gingen die mit drauf vor 3 Jahren.

Dass du Ahnung hast, seh ich ja, da muss ich nichts belehren.
Wollte nur ergänzen.

Aber dass ein Motorrad nur Quetschströmung hat, das denke ich nicht.
Gerade bei hohen Drehzahlen entsteht auch ohne künstliche Maßnahmen eine Tumbleströmung. Die Nutzung dieser Strömung kommt auch aus dem Rennsport.
Zumindest wenn man sich das Bild anschaut, sieht man, dass durch die Kanalgeometrie diese Strömung fast automatisch entsteht, wenn die Strömungsgeschwindigkeit im Einlasskanal und dem Ventilspalt groß genug wird. Gerade bei großen Kanalwinkeln wie beim Motorrad.

Interessante DIskussion hier!

Tumble.PNG (93.8 KiB) 7741 mal betrachtet

[ChristianAllmann]

Hab geantwortet, während ihr auch geschrieben habt.
Mein Post war die ANtwort auf diese Aussage:

und ganz wichtig, das magere Gemisch brennt schneller durch als das fettere Gemisch

Muss mal heute abend schauen, ob ich da noch Daten habe von damals.
Gab allerdings einen Festplattencrash und ich befürchte, da gingen die mit drauf vor 3 Jahren.

Dass du Ahnung hast, seh ich ja, da muss ich nichts belehren.
Wollte nur ergänzen.

Aber dass ein Motorrad nur Quetschströmung hat, das denke ich nicht.
Gerade bei hohen Drehzahlen entsteht auch ohne künstliche Maßnahmen eine Tumbleströmung. Die Nutzung dieser Strömung kommt auch aus dem Rennsport.
Zumindest wenn man sich das Bild anschaut, sieht man, dass durch die Kanalgeometrie diese Strömung fast automatisch entsteht, wenn die Strömungsgeschwindigkeit im Einlasskanal und dem Ventilspalt groß genug wird. Gerade bei großen Kanalwinkeln wie beim Motorrad.

Interessante DIskussion hier!

Tumble.PNG

Oh, sorry - war wohl doch gestern Abend zu spät!

Habe es gerade korrigiert: .. und ganz wichtig, das etwas fettere Gemisch brennt schneller durch als das magere Gemisch...

Ja, sehr interessanter Thread!

[Roland E.]

Moin


wieder einmal eine sehr gute "Diskussion".....muss ich mir erstmal gleich in Ruhe durchlesen.


ich werf direkt auch 2-3Bilder mit rein die ich mal aufgesammelt habe: (bei dem 2.Bild bin ich mir nicht sicher ob dieses von jemand selbst "erweitert" wurde
Edit: und ich kenne es auch mit den Lambda0,9= max. /Brenn/Flammgeschwindigkeit

[Roland E.]

rein interessehalber, mein Seriensauger, 1.4-16V. erzeugt eine Vollastzündwinkelkurve wie diese hier: (pink)
13-14°.....ab 6000° geht es schlagartig Richtung 20°....wie ist das begründet?!bei ca. 6500 kommt der Begrenzer. meine theorie war das ab 6000° die Füllung so schlecht wird, da man da ordentlich Zündung draufgeben kann ohne das etwas klingelt.
habe es dann auch mal per OBD bei Vollast beobachtet