Diskussion:ZTZ 1100

Drehzahl und Drehmoment

Zu dieser Löschung: Die Nenndrehzahl des DKW Stationärmotors ZW 1103 liegt bei 3000/min, nicht wie bei durchschnittlichen Motorradmotoren bei 5-7000. Die maximale Drehzahl liegt bei 3500/min. Der für dieses Motorrad relativ hohe Drehmoment von 84 Nm liegt schon bei bei 1750/min an. Solche Werte findet man sonst nur noch bei Dieselmotorrädern. Belegt ist das u.a. über den Artikel im Blick. Damit ist an dieser Aussage nichts unplausibel: "Der Motor läuft motorraduntypisch mit einer niedrigen Drehzahl, hat dafür aber ein hohes Drehmoment." --Lord Havelock Vetinari 10:32, 11. Sep. 2023 (CEST)

Die Einfache Antwort zuerst: Der Motor ist völlig normal und hat kein besonders hohes Drehmoment.

Umseitig liest man die Bewertung, dass 84 N·m ein hohes Drehmoment seien. Bezogen wird das auf einen beliebigen Kraftradmotor, was aber nicht sinnvoll ist: Es gibt Krafträder mit Motoren von wenigen zweistelligen Kubikzentimeterzahlen bis hin zu vierstelligen Kubikzentimeterzahlen, entsprechend ist das Spektrum der „typischen Drehmomentwerte“ sehr breit gefächert. Zwar in einem kleinen Bereich >>200 N·m – da Motorräder kleine Fahrwiderstände haben und deshalb nicht viel Leistung bei geringer Drehzahl benötigen, wenig Drehmoment also reicht – aber man kann nicht behaupten, dass das durchschnittliche Motorrad immer sagen wir einen Motor mit 60 N·m Drehmoment hat.

Die Frage, ob denn ein Motor viel oder wenig Drehmoment liefert ist im Wesentlichen von den Faktoren Arbeitsspiele, Gaswechsel, Arbeitsverfahren und Arbeitsvolumen abhängig. Die Vergleichszahl für die Frage Viel oder wenig? ist hier der mittlere Arbeitsdruck p_me, der eine Rechengröße ist und als Arbeit (2*Pi*M) über Arbeitsvolumen V_H dargestellt wird; i gibt die Zündungen pro Kurbelwellenumdrehung an:

$p_{me}=M\cdot 2\pi \cdot {(V_{H}\cdot i)}^{-1}$

Je höher der mittlere Arbeitsdruck, desto höher ist das Drehmoment in Relation zum Arbeitsvolumen. Für den mittleren Arbeitsdruck gibt es typische Lehrbuchwerte von beispielsweise 1 MPa für einen freisaugenden Viertaktvergasermotor mit Zweiventiltechnik, 1,2 MPa für einen Vierventilsaugrohreinspritzmotor oder 800 kPa für einen freisaugenden Viertaktdieselmotor mit Zweiventiltechnik. Zum Vergleich: Moderne Vierventildieselmotoren mit Turboaufladung und Rückkühlung für Pkw erreichen Werte im Bereich >2 MPa. Für Freisaugende Zweitaktmotoren mit Fremdzündung aus den 1950er-Jahren ist dieser Lehrbuchwert 5 kp·cm⁻², also 490 kPa, vgl. Rechnen wir also einmal für den umseitigen Motor (Zweitakmotor mit i=1, V_H=1103 cm³, M=84 N·m) nach:

$84\,N\cdot m\cdot 2\pi \cdot {(1103\,cm^{3}\cdot 1)}^{-1}=0,479\,MPa$

Es lässt sich also feststellen, dass der Drehmomentwert für einen Motor mit den gegebenen Eigenschaften völlig normal ist. Wer behauptet jetzt also, dass das besonders viel sei? Es ist keine Fußnote angegeben und einfaches Nachrechen zeigt, dass die umseitige Aussage „falsch“ ist.

Betrachten wir das Ganze noch einmal aus einer anderen Perspektive: Welches Arbeitsvolumen ist denn eigentlich normal bei einem Zweitaktkrad mit 20 kW Leistung? Vergleicht man mit Krädern wie der Jawa 634, dann erscheint ein Wert von 350 cm³ realistisch. Nehmen wir 490 kPa mittleren Arbeitsdruck an, so erreichen wir 27 N·m; nehmen wir ein (unrealistisch) konstantes Drehmoment an, so muss dieser Motor für 20 kW Leistung eine Drehzahl von 7100/min erreichen:

$20000\,N\cdot m\cdot s^{-1}\cdot {(27\,N\cdot m\cdot 2\cdot \pi )}^{-1}\approx 118\,s^{-1}\approx 7100/min$

Planen wir ein, dass das Drehmoment im oberen Drehzahlbereich abfällt und vergleichen mit der tatsächlichen Motornenndrehzahl, die 7500-8000/min beträgt, dann sehen wir, dass unser Modell ausreichend gut funktioniert.

Welche Maßnahme müssen wir nun bei gleichbleibender Leistung ergreifen, wenn die Stufe der technischen Reife des Motors konstant bleibt, also der mittlere Arbeitsdruck sich nicht verändert, wir ein konstantes Drehmoment annehmen, aber die Drehzahl von 7100/min auf 3000/min verringert wird?

Als erster Schritt wird mehr Drehmoment benötigt:

$20000\,N\cdot m\cdot s^{-1}\cdot {(2\cdot \pi \cdot 50\,s^{-1})}^{-1}\approx 64\,N\cdot m$

Nehmen wir wieder einen leichten Abfall des Drehmomentes bei hoher Drehzahl an, sagen wir, 10 %, dann müsste unser Motor ein maximales Drehmoment von 71 N·m liefern. Macht bei 490 kPa mittlerem Arbeitsdruck ein Arbeitsvolumen von:

$71\,N\cdot m\cdot 2\pi \cdot {(0,49MPa)}^{-1}=910\,cm^{3}$

Aber Moment: Der Motor des umseitigen Krads hat doch 1103 cm³ Hubraum. Wie kann denn das sein? Vergleicht man Nenndrehzahl und Nennleistung (3000/min und 21 kW) mit dem Wert des maximalen Drehmomentes (84 N·m), so fällt auf, dass wir hier einen Abfall des Drehmomentes von 25 % haben. Das ist dadurch zu erklären, dass der Gaswechsel des Motors mit steigender Drehzahl deutlich schlechter wird, wahrscheinlich, weil er für den Betrieb mit niedriger Drehzahl konstruiert wurde. Das ist typisch für Industriemotoren mit geringer Kolbengeschwindigkeit. Umseitig liest man, dass der Motor aus einer TS, also einer Feuerlöschpumpe eingebaut wurde. Dann macht das natürlich Sinn: In so einem Gerät möchte man einen zuverlässigen Industriemotor haben, der konsequente Dauervolllast aushält. Also Fazit: An dem Motor ist alles ganz normal, er scheint nach rationellen Gesichtspunkten konstruiert zu sein und liefert weder ein hohes Drehmoment, noch hat er eine besonders hohe Leistung. Ungewöhnlich ist meiner Meinung nach, dass ein solcher Motor in ein Motorrad eingebaut ist. Aber das zu bewerten überlasse ich den Quellen.

Noch eine Anmerkung zum Dieselmotorrad sei mir gestattet: Warum du ausgerechnet das als Vergleichsgrundlage heranziehst, erschließt sich mir nicht. Dieselmotoren liefern wesentlich geringere („schlechtere“) Drehmomente als vergleichbare Ottomotoren, weil sie mit einer viel größeren Luftzahl betrieben werden, also in Relation zum Arbeitsvolumen viel weniger Kraftstoff verbrennen können. Zwar liegen diese Werte bei viel kleineren Drehzahlen an, sodass absolut weniger Drehzahl zum Erreichen der nötigen Leistung benötigt wird, aber Drehmomentwunder sind Dieselmotoren in Krafträdern sicher nicht. Denn die sind, Überraschung, in der Regel auch Industriedieselmotoren: Freisaugend, Zweiventiltechnik, oft nicht einmal Direkteinspritzung, geschweige denn Common-Rail. Es muss billig sein, einfach zu warten und darf nie kaputtgehen. Klar könnte man einen Pkw-Dieselmotor (oder auch Ottomotor) von der Stange in ein Motorrad einbauen, größere Lader und verbesserte Rückkühlung montieren, das Motorsteuergerät anpassen und schon hat man so viel Drehmoment, dass man ohne durchdrehende Räder nicht mehr vorwärts kommt. Aber ob das in einem Motorrad fahrdynamisch noch gut fährt? Ich wage das zu bezweifeln. Genug für heute!

Viele Grüße, --Johannes (Diskussion) (Aktivität) (Schwerpunkte) 09:32, 12. Sep. 2023 (CEST)

Hubraum

Hallo Benutzer:Knoerz. Wo kommen die 1103 cm³ Hubraum in der Tabelle her? Die angegebenen Quellen sagen übereinstimmend 1100 cm³. Danke im Voraus. --Ch ivk (Diskussion) 10:28, 22. Sep. 2023 (CEST)

1103 ist natürlich Quatsch. Hab ich garantiert verwechselt wegen der Motorenbezeichnung "ZW 1103" --Lord Havelock Vetinari 10:32, 22. Sep. 2023 (CEST)