Drosselklappe Durchmesser

Sonstige technische Fragen
Christian 1964
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Drosselklappe Durchmesser

Beitrag von Christian 1964 » 27.11.2016, 19:26

Hallo zusammen,

wie lege ich für meinen Saugmotor den Durchmesser für eine Zentraldrosselklappe richtig aus?

Es handelt sich um einen 2,5 Liter, 6 Zylinder Reihenmotor mit jeweils 1 Einlaß- und Auslaßventil pro Zylinder. Die maximale Drehzahl soll 6000 1/min betragen.

Gibt es hierfür eine Formel mit welcher der Durchmesser annähernd berechnet werden kann?

Welchen Vorteil oder Nachteil hat eine zu große Drosselklappe?

Eine schöne Advents- und Weihnachtszeit wünscht

Christian

bofelix
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Re: Drosselklappe Durchmesser

Beitrag von bofelix » 28.11.2016, 14:42

Hallo Christian,
Wenn die Drosselklappe zu groß ist, dann leidet die Fahrbarkeit. Wenn du beschleunigst, dann gibst du bei kleinen Winkeländerungen schon viel Querschnitt frei. Dann fühlt sich das Auto zwar sehr leistungsstark an, ist aber schlecht zu dosieren. Das wird gerne bei leistungsschwachen Kleinwagen gemacht.
Bei EGAS kann man das über die Pedalkennlinie einstellen. Progressiv, degressiv oder linear. Alles ist möglich, wo man mit Gaszug und Hebelei viel basteln muss.
Es gibt aus dem Vergaserbereich von Solex eine Formel, wo die Höchstdrehzahl und die Zylinderzahl eingeht. Damit kann man für einen Vergasermotor die Vergasergröße = Drosselklappendurchmesser bestimmen. Kann ich dir mal raussuchen.

Gruß
Stefan

bofelix
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Re: Drosselklappe Durchmesser

Beitrag von bofelix » 28.11.2016, 14:59

Nachtrag. Habs gleich nachgeguckt.
Bei 1 Drosselklappe für 6 Zylinder rechnet man laut der Solex Vergaserauslegungsbroschüre:

d=WURZEL (Vh×n)

d ist der Drosselklappendurchmesser in mm
Vh ist der Einzelzylinderhubraum in cm3
n ist die Maximaldrehzahl in 1000 min-1

Also dür dich wären es dann ziemlich genau 50mm.

Gruß
Stefan

Christian 1964
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Re: Drosselklappe Durchmesser

Beitrag von Christian 1964 » 28.11.2016, 15:29

Hallo Stefan,

vielen Dank für deine schnelle Antwort und die Informationen.

Mir stellt sich nun noch die weitere Frage, ob eine zu große Drosselklappe nur zu einer schwieriger zu beherrschenden Dosierbarkeit (ich habe einen Gasbowdwnzug, kein E-Gas) oder auch grundsätzlich zu einer ungünstigeren Zylinderfüllung im unteren Drehzahlbereich führt und welchen zu erwartenden Einfluss hätte dies dann auf die Drevhmoment und Leistungskurve?

Eventuell kann mir zu dieser Frage auch noch jemand mit einer Antwort hilfreich sein.

Vielen Dank schon jetzt und viele Grüße,

Christian

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Negra'16v'
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Re: Drosselklappe Durchmesser

Beitrag von Negra'16v' » 29.11.2016, 10:04

Also ich würde bei dem Problem ganz pragmatisch vorgehen.
Schau dich doch einfach mal um, was vergleichbare Motoren serienmäßig verbaut haben - wobei ich hier nur in Richtung Motorleistung und Hubraum schauen würde, ich denke nicht dass dabei die Zylinderanzahl eine große Rolle spielt.
Z.b. ein 325er BMW - evtl. kann man dann direkt so ein Teil für sein eigenes Unternehmen verwenden.
Die 50mm erscheinen mir aber etwas klein - zum Vergleich, die von einem Serienmäßigen Golf 3 16V mit 2l und 150PS bei 6000U/min hat gut 60mm - die reicht aber auch bis 200Ps bei 7500U/min aus.

Viele Seriendrosselklappen haben noch einen Art Keil an der Klappe angeschraubt, oder einen schrägen Anguss im Gehäuse, das hat den Sinn, dass im unteren Öffungsbereich bis ganz grob 15-30° Öffung die Luft nur auf einer Klappenseite vorbeiströmt und das wiederrum soll helfen, dass sich der Motor heim hastigen Gasgeben nicht "verschluckt" und einfach im unteren Bereich feiner dosierbar ist.
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Christian 1964
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Re: Drosselklappe Durchmesser

Beitrag von Christian 1964 » 30.11.2016, 11:57

Hallo Negra'16V',
hallo alle weiteren interessierten wissende,

das ist auch ein guter Ansatz die Größe der Drosselklappe auszuwählen.

Der Größenunterschied der Flächen von den rechnerisch ermittelten 50mm und der angesprochenen BMW Drosselklappe mit 60mm Durchmesser ist aber recht groß, welche wäre die passendere? Und warum ist diese die passendere?

Ist es denn nicht so, dass bei einer zu groß gewählten Drosselklappe das Korrektur Kennfeld Luftmasse nicht voll ausgeschöpft wird? Dies weil ab einem Öffnungswinkel der Drosselklappe schon unter 90 Grad und erreichter maximaler Drehzahl sich die Druckverhältnisse nicht mehr verändern.

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Negra'16v'
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Re: Drosselklappe Durchmesser

Beitrag von Negra'16v' » 30.11.2016, 14:39

Die 60mm Drosselklappe ist vom Golf 16V mit nur 2L Hubraum. Was der BMW hat weiß ich nicht

Ich denke folgende Aspekte sollte man in Betracht ziehen:
- Wenn man die Drosselklappe nach Formel berechnet ist die Welle die in der Mitte durchläuft nicht vom Querschnitt abgezogen.
- Wenn die Drosselklappe zu klein ist hat man eine (zu) hohe Gasgeschwindigkeit durch die Klappe und man verschenkt Leistung, das ist nichts anderes wie ein Anschlag am Gaspedal...
- Wenn die Drosselklappe zu groß ist verschenkt man im ungünstigsten Fall etwas Genauigkeit bei der Programmierung, weil vielleicht die 80° Linie schon das gleiche macht wie die 90° Linie - finde ich persönlich jetzt nicht allzu tragisch
- Das Drehmomentverhalten wird man meiner Meinung nach nicht oder nur minimalst beeinflussen, das machen eher die Saugrohrdurchmesser / -Längen bzw. Kanäle im Kopf und die Nockenwellensteuerzeiten. Anders wäre das vielleicht bei einem Motor mit Einzeldrosselklappen.

Das ist halt alles eine gewisse Abwägung, kommt halt drauf an was man mit dem Motor machen will und was er leisten soll, soll die maximale Leistung bei den besagten 6000U/min erreicht werden oder ist das absolute Enddrehzahl usw.
Wenn 100PS und eine Perfekte Dosierbarkeit das Ziel sind würde ich klar zur kleineren Klappe greiffen, strebt man 200PS und Spass an, dann eher doch ein größeres Modell.

Und abgesehen davon - der Motor muss doch original auch irgend etwas verbaut haben?
Warum nicht das weiter verwenden?
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Christian 1964
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Re: Drosselklappe, optimaler Durchmesser

Beitrag von Christian 1964 » 30.11.2016, 23:27

Hallo Negra'16V',
hallo zusammen,

der Motor hatte Original eine über Unterdruck geregelte mechanische Einspritzanlage mit Einzeldrosselklappen. Diese ist aufgrund von Verschleiß ausgetauscht. Nun wird er mit einer Premium Steuerung, MAP Sensor und Zentraler Drosselklappe mit 70mm Durchmesser (ohne Keil und ohne progressive Hebelage) betrieben. Als DK Typ ist 3 eingestellt.
Der Wagen wird im normalen Straßenverkehr bewegt, soll heißen auch in Drehzahlbereichen bei denen die Drosselklappe nicht weit geöffnet ist. Konkret ist es so, dass die DK bei Drehzahlen von 1800 bis 2300 1/min und Geschwindigkeiten von um die 60km/h nur minimal, etwa 2 Grad geöffnet ist und es auch vorkommt das der Motor bei leichtem Gas wegnehmen in den Schiebebetrieb geht, obwohl das nicht gewollt ist. Darum möchte ich eine kleinere Drosselklappe eiinbauen und vorher abklopfen welches die optimale Größe wäre.

Aus der Diskussion nehme ich im Moment erst einmal mit, dass der Drosselklappendurchmesser keinen oder nur minimalen Einfluss auf den Drehmomentverlauf hat.

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Negra'16v'
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Re: Drosselklappe Durchmesser

Beitrag von Negra'16v' » 01.12.2016, 09:15

Dazu würden mir folgende Maßnahmen einfallen.
- Auf einem Leistungsprüfstand Leistungs-/Drehmomentdiagramme mit verschiedenen Drosselklappenwinkel rausfahren (z.B. 60°, 70°, 80°, 90°) dann sollte man ja sehen bei welchem Winkel nichts mehr kommt - nehmen wir mal an, man erreicht bei 60° schon die maximale Leistung, dann kann man bestimmt ein Stück kleiner gehen.

- Auf eine Drosselklappe eines älteren VW / Audi Modelles umbauen (gabs bestimmt auch von anderen Herstellern) - dort hatte man ja zwei Klappen, eine kleine und eine große - das wird genau den Nutzen der guten Dosierbarkeit bei wenig Gas gehabt haben

- Einen Keil an die Klappe schrauben (gab es z.B. von VW auch schon serienmäßig):
DK-Keil-Klappe.JPG
Sieht dann eingebaut so aus:
DK-Keil.JPG
Und hat den Nutzen, dass bis zu einem gewissen Winkel nur auf einer Seite der Klappe Luft strömt.
Das könnte man ja vielleicht sogar selbst nachrüsten.

Andere Klappen gibt es, die haben das Gegenstück ins Gehäuse gegossen, wäre bestimmt auch eine Lösung, aber praktisch unmöglich zum Nachrüsten.
DK-Anguss.JPG
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Re: Drosselklappe Durchmesser

Beitrag von Christian 1964 » 01.12.2016, 19:47

Hallo Negra'16v',
hallo zusammen,

vielen Dank für deine umfangreiche Mühe. Hoffentlich hattest du die Zeichnungen griffbereit in der Schublade und musstest sie nicht extra anfertigen.

Sofern ich feststellen kann das die 70mm Drosselklappe nicht viel zu groß ausgelegt ist, tendiere ich zum Umbau der Stauscheibe mittels eines Kugelabschnittes, so wie du es in deinem Klasse bebilderten Beispiel vorschlägst.

Ich frage mich allerdings weiterhin ob die Berechnungsformel für eine passende Vergasergröße auch für einen Einspritzmotor angewendet werden kann oder ob es eine abgewandelte Formel hierfür gibt, die im Ergebnis zu einer größeren Stauscheibe führt. Weiß hierzu jemand zu berichten?

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Tobi
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Re: Drosselklappe Durchmesser

Beitrag von Tobi » 01.12.2016, 21:56

Die Formel ist so schon ganz okay.
Ich kenne sie sogar mit Faktor 0,8 bis 0,9.
Es würde also sogar noch kleineres Ergebnis raus kommen.

Kannst dann noch etwas nach oben aufrunden, beim Einspritzer darf die Klappe ruhig etwas größer sein. Mit 50-60mm machste sicherlich nix falsch.

Übrigens, die Betrachtung des Einzelzylinderhubraums ist schon richtig bei der Auslegung/Berechnung.


Gruß
Tobi

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Re: Drosselklappe Durchmesser

Beitrag von Negra'16v' » 02.12.2016, 08:45

Warum bei Motoren mit einer Drosselklappe der Einzelhubraum so ausschlaggeben ist kann ich nicht ganz nachvollziehen, je nach Saugrohr Design sollte ja die Strömung im Bereich der Klappe schon relativ gleichmäßig sein.

Sieht diese Solex Formel dann für alle Zylinderzahlen gleich aus, oder gibt es hier je nach Zylinderzahl eine eigene Formel?
Falls es immer die gleiche wäre, würde ja ein 6L V12 die gleiche DK bekommen wie ein 3L 6 Zylinder...
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Re: Drosselklappe Durchmesser

Beitrag von bofelix » 02.12.2016, 09:59

Hallo allerseits,

die von mir angegebene Formel gilt für 1 Vergaser auf 6 Zylindern, wobei hier nicht die Motorbauart unterschieden wird. Boxer, V6 oder R6.

Beim Vierzylinder kommt noch 0,82 als Faktor vor die Wurzel.

Beim Achzylinder (1 Vergaser für 8 Zylinder!!) ist der Faktor vor der Wurzel 1,15.

Wer das Dokument lesen möchte (Achtung ist in Englisch), möge bei Tante Google "Solex carburetor pdf" eingeben. Der erste Eintrag ist es.
Auf Seite 8-9 stehen die Formeln. Da sind auch noch weitere Hinweise enthalten zum Thema Vergaserabstimmung/Bedüsung.

Zurück zur ursprünglichen Frage:
Zum Testen ob deine Drosselklappe zu groß ist, musst du dir nur den Saugrohrdruck anschauen und mit dem Umgebungsdruck vergleichen. Wenn bei 60...70° schon Umgebungsdruck herrscht im Saugrohr ist die zu groß.

Mit einem Keil auf der Klappe könntest du ggf. auch Erfolg haben, nur musst du dich ernsthaft fragen, ob der Keil nicht genausoviel Aufwand ist wie die Hebelei umzubauen. Glücklicherweise fährst du auf Saugrohrdruck, bei alpha-N wäre auch die gesamte Abstimmung zum Teufel. So musst du nur die Schubabschaltung und Lambdasollwerte bearbeiten.

Bitte auch bei Vergleichen mit den Drosselklappendurchmessern anderer Serienfahrzeugen berücksichten ob es ggf. Gleichteile mit stärkeren Modellen sind. So ist beispielsweise beim 55PS VW Polo "NZ" die gleiche 2 stufige Drosselklappengröße verbaut wie beim 75PS Motor "3F". Hubraum ist gleich, der 3F dreht aber höher.

Gruß
Stefan

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Re: Drosselklappe Durchmesser

Beitrag von Christian 1964 » 02.12.2016, 14:13

Hallo zusammen,

so wie Stefan die Möglichkeit der Überprüfung des Drosselklappendurchmessers beschrieben hat, habe ich es auch durchgeführt. Das hat auch mit dazu geführt die Frage, nach einem rechnerischen Weg zur Ermittlung des optimalen Drosselklappendurchmesser, zu stellen.

Hier ist ein Beispiel für einen Beschleunigungsvorgang und Schalten in einen höhren Gang:
Öffnung DK = 49°, Luftdruck = 996 mbr, ext. Luftdruck = 986 mbr

Der Anschluss des MAP-Sensors liegt auf der gegeüberliegenden Seite der Drosselklappe am Ende des Saugrohres.

Die Drosselklappe ist zu groß und suboptimal.

Weiterhin ist Stefans Hinweis auf verbaute Gleichteile bei unterschiedlichen Motoren auch nicht ausser acht zu lassen.

Viele Grüße und allen ein schönes Wochenende

Christian

PS: Ich finde das Forum und den kostruktiven Austausch der Teilnehmer echt Klasse. Allen ein Dankeschön dafür!

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Tobi
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Re: Drosselklappe Durchmesser

Beitrag von Tobi » 02.12.2016, 17:34

@Negra'16V'

Folgende Annahme:
Du hast einen 4 Takt Motor mit 2,4L Hubraum und den drehen wir mal von Hand ganz langsam durch:

Wenn es ein 1-Zylinder Motor ist müssen 2,4L Luft in einem Hub durch die Drosselklappe angesaugt werden, das heißt über einen Kurbelwellenwinkel von 180Grad.
Dann passiert erst mal 540Grad lang auf der saugseite gar nichts.
(verdichten,arbeiten,ausstoßen)

Wenn es ein 4- Zylindermotor ist, müssen in 180Grad Kurbelwellenwinkel nur 0,6L Luft durch die Drosselklappe. Dann direkt im Anschluss nochmal 0,6L und nochmal und nochmal.

Bei gegebenem Hubraum darf also nach meinem physikalischen Verständnis eine Drosselklappe am 4-Zyl Motor etwas kleiner sein als beim 1-Zyl.

Die Pulsationen (max Luftgeschwindigkeit) im Saugrohr werden bei gleichem Hubraum mit steigender Zylinderzahl immer geringer.

Bei mehr als 4 Zyl. werden die Einzelhubräume noch kleiner und es kommt zu Überschneidungen. Zum Teil saugen also mehrere Zylinder gleichzeitig an.

Ich denke mal daher kommen dann auch die verschieden Faktoren als Erfahrungswerte in die Formel.

Zu bedenken ist noch, dass der Vergaser nach dem Venturi Prinzip arbeitet. Er braucht also eine (minimal leistungsdrosselnde) querschnittreduzierung, damit Kraftstoff angesaugt wird. Daher kann die Drosselklappe beim Einspritzer ruhig etwas größer ausfallen als beim Vergaser.



Gruß
Tobi

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