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Motorzylinder Durchmesservergrösserung durch Wärmeausdehnung ?
Tach
KFZ Motor-Zylinder Durchmesservergrösserung durch Wärmeausdehnung ?
Um wie viel Hunderstel dehnt sich so ein Zylinder bei Wärme aus ?
1.8 bis 2.0 Liter Hubraum .80 bis 90 Grad Wassertemperatur
Oder bleibt es auf Sollmaß ?
Gruss Chris
12 Antworten
Beim Zylinder nicht so viel, weil von außen gekühlt. Bei Wasserkühlung maximal 115 Grad auf der Außenseite.
Viel mehr dehnen sich die Kolben, da diese auch 400 Grad auf der Kolbenoberfläche zum Verbrennraum erreichen können. Deshalb werden Kolben am Kolbenhemd ziemlich weit unten gemessen. Oben haben die Kolben bis zu 15 Hundertstel Milimeter weniger.
Stimmt Aluminium Kolben dehnt sich wohl mehr wie Guss Aus.
Guss Motorblock.Kann es sein das 1-2Hunderstel im Durchmesser der Zylinder sich ausdehnt ?
Also so dass der Durchmesser grösser wird ?
Oder Null Hunderstel,wie im Kaltzustand ?
Ich glaube der Guss Zylinder im Durchmesser dehnt sich troz Wasser-Wärme 90grad überhaupt nicht aus.
So weit ich weiss ist im Neuzustand 3 Hunderstel mm Laufspiel zwischen Kolben und Zylinder
Laufspiel ist abhängig von der Materialpaarung, der thermischen Belastung.
Kolbenspiel zwischen 1 Hundertstel und 17 Hunderstel neu sind mir bekannt. Wobei letzteres Maß ein hochbelasteter Turbomotor ist. Wie schon gesagt ist der Kolben oben kalt kleiner als das Kolbenmaß, welches am Kolbenhemd ziemlich weit unten gemessen wird.
Zylinderdehnung könnte man sich selbst ausrechnen, je nach Material und angenommene Temperatur. Oben sollte man von 130 Grad ausgehen, innen mehr, aber außen weniger. Weiter unten eher von 100 Grad, da unten Oel- und Wasserkühlung sowie die fehlende Verbrennungshitze zu deutlich weniger Temperatur führen.
Bei Luftkühlung sogar mehr Temperatur oben.
Okay Gut zu Wissen.Stimmt ganz oben im Brennraum wegen Zündung wird es wohl Heisser.
Turbomotoren haben oft Schmiedekolben , dehnen sich im Warmbetrieb mehr aus als ein Gusskolben. Im Kaltzustand haben sie mehr Spiel so weit ich weiss.
Die hauptsächliche Verringerung des Kolbenspiels zwischen warm und kalt, kommt durch den Kolben. Erstens aufgrund der Temperatur und zweitens aufgrund der Materialpaarung, gerade bei Stahlgußblock zu Alukolben.
Da muss man nicht schätzen, das kann man ganz einfach berechnen.
Dazu gibt es den Materialparameter "Wärmeausdehnungskoeffizient".
Der gibt die Längenänderung in Längeneinheit pro Grad Temperaturdifferenz an.
Für Aluminium wäre das 23.1x10e-6 (0.0000231)
Für Stahl sind es 11-13x10e-6 (0.000011 - 0.000013)
Ein Durchmesser von 80 mm dehnt sich bei einer Temperaturdifferenz von 100° folgendermaßen aus:
Aluminium: 80 x 100 x 0.0000231 = 0.1848mm
Stahl: 80 x 100 x 0.000012 = 0.096mm
Dann wäre das bei Stahl 0,09mm also 9 Hunderstel das der Zylinder im Durchmesser grösser wird.Aber wenn der Aluminium Kolben sich um 0.18mm ausdehent , dann müsste es ja einen Kolbenklemmer geben.Bei 0.03 mm Laufspiel im Kaltzustand.
Oder der Aluminium Kolben hat noch andere Material-Zusätze so das die Ausdehnung doch nicht so gross ist ?
Der kolben ist kalt konisch. Am Kolbenhemd unten wird das Maß ermittelt. Dort ist er auch im Betrieb deutlich kühler als auf der Brennraumseite. Dort kann der Kolben mehr als 300 Grad erreichen hat aber kalt auch deutlich mehr Spiel, als das Kolbenmaß.
Habe zufällig Kolben mit dem Maß von 79,97mm da,die haben oben am Kolbenboden gemessen 79,40mm.
Das ist ein Unterschied von 0,57mm,das ist schon so ausgelegt das es mit den Temperaturen paßt.
Auch haben die meisten Standartkolben,wenigstens früher,meist eine Stahleinlage die der Ausdehnung entgegenwirkt.
Auch verhalten sich die Kolben durch einige Legierungsanteile von Silizium,Kupfer,Zink,etc nicht mehr wie reines Aluminium.
Hier ein interessanter Link dazu:
https://www.ingenieur-buch.de/.../9783658095574-Leseprobe.pdf
Ja das ist Klar das der Kolben oben Heisser wird und da Konisch ist.Dann kann man Grob sagen das so ein Grauguss (Eisen)Zylinder bei 90 Grad sich um 0.09mm vergrössert , der Kolben Durchmesser wird auch grösser.
Müssen, sobald der Kolben sich ausdehnt auch mehr Hubraumsteuer gezahlt werden, wo liegt da das Problem? Wie kann man diese Ausdehnung verhindern? Ist es vernünftiger, daß der Motor nicht gestartet wird? Oder am besten dünneres Motoröl verwenden, daß sich der Kolben nicht im Kolbenrohr verklemmt, oder braucht man sich darüber keine Gedanken machen und einfach weiterfahren?
Belieben zu scherzen?
Vielleicht zuerst das digitale Augenmaß holen und nachmessen.