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Wartung | Kaltstart
9. Januar 2017 15:49 Uhr: Von TH0MAS N02N 

Hallo zusammen,

Mike Busch erläutert hier ja schön das Kaltstart-Problem:

http://www.avweb.com/news/maint/182846-1.html

Kurbelgehäuse ist aus Aluminium, Kurbelwelle aus Stahl - unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten und schon sitzt die Welle bei -20°C fest. Deshalb: Vorwärmen!

Aber: Wie ist denn das bei Automotoren? Haben die so grosse Toleranzen?

Gruss Thomas

9. Januar 2017 16:25 Uhr: Von Viktor Molnar an TH0MAS N02N Bewertung: +1.00 [1]

Automotoren haben sicher geringere Toleranzen, aber die Motorgehäuse sind am Liebsten aus Grauguß, d.h. mit gleichem Ausdehnungskoeffizienten. Deshalb bleiben Gleitlagerspiele gleich. Würde man vernünftige Flugmotoren bauen, könnte man Lagerböcke aus Stahl oder GG ins Alugehäuse eingiessen/schrauben und hätte endlich konstante Laufspiele. Aber bei den üblichen Flugmotoren fehlts auch an anderen Stellen weit . . .

Vic

9. Januar 2017 17:37 Uhr: Von Thomas Nadenau an Viktor Molnar Bewertung: +1.00 [1]

Würde man vernünftige Flugmotoren bauen, könnte ...

Sind unsere Flugmotoren wirklich so schlecht? Welcher Automotor schafft denn wirklich, sagen wir mal, 10 Minuten 100% Leistung? ... und nicht nur einmal im Jahr, sondern volle Leistung gibt es bei jedem Start. Keine 10 Minuten, aber wer verlangt denn (s)einem Automotor tatsächlich einmal seine volle Leistung ab?

... und mit dem Verbrauch, liegen wir da tatsächlich so schlecht? Vor ein paar Jahren bin ich einmal über eine längere Strecke (ein paar Kilometer) per Tempomat 200Km/h gefahren. Den Verbrauchsmesser hatte ich genullt. Der 220CDI schluckte 13,8 l/100Km.

Mein IO320 liegt bei 115kn bei 30l/h.

9. Januar 2017 18:06 Uhr: Von Alexander Callidus an Thomas Nadenau Bewertung: +1.00 [1]

Das hatten wir doch schon ad nauseam, es ist Auslegungssache. Aber selbst, wenn Du das ignorierst, wirst Du einen klassischen Auto-Saugmotor, sagen wir der 80er, sehr lange bei 2200 U/min mit 3/4 Gas fahren können. DAS ist nämlich der korrekte Vergleich mit dem Flugmotor.

Über die Konzeption und die Fertigungsqualität ist schon viel gesagt worden.

Der Verbrauch ist bei den alten Motoren nicht der Hauptkritikpunkt - wäre bei Mogas ja halb so wild. Bei Deinem Vergleich kommen übrigens genau die zu erwartenden Werte raus:
Der Diesel hat 14l/100km gebraucht, bei 200km/h also 28l/h. Der Leistungsbedarf beträgt bei 200km/h ca 133PS. Spezifischer Verbrauch ca 0,2l/PS/h bzw 0,28l/kW/h. Das ist günstig, aber einigermaßen realistisch.

Wieviel Prozent Leistung brauchst Du, um 115 kts zu fliegen? Bei 65% beträgt die Leistung des IO320 knapp 100 PS, macht einen spezifischen Verbrauch von 0,3l/PS/h bzw 0,42l/kW/h, auch günstig, auch realistisch.

9. Januar 2017 18:15 Uhr: Von Viktor Molnar an Thomas Nadenau

Volle Leistung kommt bei zeitgenössischen PKWs und jenseits 150 PS selten vor. Vor Jahrzehnten hatte man 30, 40 PS, da war ständig Bleifuß mit 100 Prozent - und gute Motoren schafften locker jenseits 200 000 km, sprich mehr als 4000 Betriebsstunden. Garnicht zu sprechen von modernen Turbodieseln in LKWs, da ist man bei Millionen km , die verlangt werden. Die werden wohl auch selten mit Halbgas gefahren, wenn man vom Fleck kommen will. Jetzt kommen wir aber in Grundsatzüberlegungen über Flugmotorenkonstruktionen, die meiner Meinung nach deutlich jenseits gesunder Auslegung zugunsten geringen Gewichts leistungsmäßig aufgezwiebelt wurden. Kein Problem, der Besitzer zahlt ja immer, Garantie oder Rückrufe kennt man in der Aviatik nicht.

Vic

10. Januar 2017 04:29 Uhr: Von Pascal H. an Thomas Nadenau

"Sind unsere Flugmotoren wirklich so schlecht? Welcher Automotor schafft denn wirklich, sagen wir mal, 10 Minuten 100% Leistung? ... und nicht nur einmal im Jahr, sondern volle Leistung gibt es bei jedem Start. Keine 10 Minuten, aber wer verlangt denn (s)einem Automotor tatsächlich einmal seine volle Leistung ab?"

Schlecht vielleicht nicht, sie tun ja relativ zuverlässig was sie sollen, aber erhebliches Verbesserungspotenzial sehe ich da bei den Lycosauriern und Co schon. In einer 172er komme ich mir manchmal vor wie eine Mischung aus Voodopriester und Motorenpapst wenn das Ding tatsächlich angesprungen ist - in einer KingAir oder DA42 wirds dagegen richtig langweilig.

Was die Haltbarkeit angeht: Mein BMW M47 bekommt seit 440.000KM zweimal am Tag Vollgas. Wenn mir danach ist, auch schonmal die ganze Strecke nach Hause. Schluckt 6,5L Diesel, 0L Öl und wiegt genau soviel wie ein IO360. Die wenigsten Automotoren gehen ja in die Tonne, weil der Rumpfmotor etwas hat (Lagerschalten, Kolbenringe...) sondern weil die Nebenaggregate schlapp machen und es sich nicht mehr lohnt.

10. Januar 2017 08:02 Uhr: Von Erik N. an TH0MAS N02N

Unsere Flugmotoren von Conti und Lycoming sind im Endeffekt Traktormotoren aus der ersten Hälfte des vegangenen Jahrhunderts. Go figure ;)

Automotoren haben seit 30/40 Jahren einen viel höheren Innovationsdruck, schnellere Lebenszyklen, erheblich mehr Budget, andere technische Anforderungen an Leistung, Verbrauch, Zuverlässigkeit, und viel geringere Zertifizierungskosten als Flugmotoren. Ich bin sicher, dass moderne Automotoren für Flugzeuge gut geeignet wären, nach entsprechender Modifikation. Nur, der Markt für so etwas ist nicht da.

Insofern halte ich einen "Vergleich" besser/schlechter für müßig. Wo soll man anfangen.

10. Januar 2017 09:19 Uhr: Von TH0MAS N02N an Viktor Molnar

Hallo Victor,

also haben die Automotoren das von Mike Busch beschriebene Kaltstartproblem nicht, da das Kurbelgehäuse aus Grauguss und nicht aus Aluminium besteht.

Da stellen sich mir als Laie die Fragen:

  1. Was ist Grauguss
  2. Warum wird der in Automotoren verwendet, nicht aber in Flugmotoren. Wurde Aluminium bei Flugzeugmotoren wg. des Gewichts genommen oder ging die Motorenentwicklung von Alu zu Grauguss, Flugmotoren sind aber in der Entwicklung stehengeblieben?

Gruss Thomas

10. Januar 2017 09:29 Uhr: Von Achim H. an TH0MAS N02N Bewertung: +1.00 [1]

Grauguss ist Eisen mit hohem Graphitanteil und sehr formstabil/spröde. Es ist leichter als "reines" Eisen aber viel schwerer als Aluminium.

Bei Verbrennungsmotoren gibt es allerlei Materialien, auch jede nur erdenkliche Mischung. Beim Flugmotor ist Gewicht natürlich wichtig. Jede Änderung ist riskant und beim Flugmotor gibt es wenig Motivation etwas zu ändern, da der Markt klein und schrumpfend ist und es praktisch keine Konkurrenz gibt. Die Firmen, die mal etwas ändern, fallen regelmäßig auf die Nase, da der Teufel immer im Detail steckt (Superior Zylinder etc.).

Ich glaube nicht an dieses Kaltstart-Mantra der Flugmotoren. Die üblichen Schadensbilder, die eine Überholung erfordern, haben damit nur selten was zu tun. Auch halte ich den Materialmix nicht für das wesentliche Problem, sondern die extremen Temperaturdifferenzen, die innerhalb eines luftgekühlten Boxermotors auftreten. Bei einem modernen Automotor mit Zylindern im Block und Flüssigkeitskühlung herrschen gleichmäßige Temperaturen vor, während es im Flugmotor extreme Temperaturdifferenzen gibt und dazu sind die absoluten Temperaturen um ein Vielfaches höher.

Luftgekühlte Verbrennungsmotoren im 21. Jahrhundert sind einfach Quark.

10. Januar 2017 10:07 Uhr: Von Ernst-Peter Nawothnig an Achim H. Bewertung: +1.00 [1]

Die Lycosaurier könnte man durchaus sparsamer machen. Umbauen auf Wasserkühlung und moderne Einspritzung samt Zündung würde den Durst um ca. ein Viertel reduzieren. Aber wer soll sich die Millionen an Entwicklungs- und Zulassungskosten ans Bein binden? Und dann wären die Motoren schwerer ...

Aber noch ein wichtiger Aspekt ist gar nicht motorabhängig: Der Leistungsbedarf der Zelle! Ich vergleiche mal 2 Flugzeuge mit gleichem Gewicht, gleicher Geschwindigkit von 80 kt, gleicher Zuladung und somit gleicher Transportleistung, beide Baujahr 1975. a) Cessna 150 mit 100 PS Continental b) Motorsegler RF5b (Holzbau von Pützer mit Verstellpropeller und Einziehfahrwerk), Motor 80 PS Limbach. Also ebenfalls Boxer ohne Getriebe, luftgekühlt, Vergaser, Zündmagnet usw. und ebenso steinzeitlich. Die Cessna braucht um die 20 Liter pro Stunde, der Motorsegler 10. Er hat nämlich die doppelte Gleitzahl und somit nur den halben Leistungsbedarf.

Daraus kann man ableiten dass die mangelnde Effizienz der alten Technik nicht die Hauptursache für hohen Verbrauch ist und dass so manches versprochene Verbrauchswunder neuer Entwicklungen in den vorhandenen Zellen recht bescheiden ausfallen muss.

10. Januar 2017 10:23 Uhr: Von Alexis von Croy an Achim H.

Hinzufügen könnte man noch, dass bei sehr vielen modernen Automotoren auch das Kurbelgehäuse aus Aluminium bzw. einer Alu-Legierung besteht. So sind fast alle moderen Triebwerke von MB, BMW; Audi, Porsche aus Alu.

10. Januar 2017 10:48 Uhr: Von TH0MAS N02N an Alexis von Croy

ok, dann müsste das beschriebene Kaltstart-Problem (Alu-Kurbelgehäuse schrumpft bei Kälte stärker als Stahl-Kurbelwelle => sitzt irgendwann fest) ja auch bei modernen Automotoren auftreten. Ausser:

  1. Der Meinung von Mike Busch ist falsch?
  2. Es gibt irgendeinen technischen Trick der Motorenbauer(Auto)?
  3. Achim oben hat recht: Das Problem sind die ungleichen Temperaturen bei Luftkühlung vs. Wasserkühlung?
10. Januar 2017 11:03 Uhr: Von Erik N. an TH0MAS N02N

Bei Flugmotoren dehnen sich Kolben und Zylindermetalle unterschiedlich schnell aus wenn sie warm werden, also ist relativ großes Spiel erforderlich, um die hohen Temperaturunterschiede zu verarbeiten, die die eigentlich gewichtssparende Luftkühlung und die unterschiedlichen Wärmekoeffizienten mit sich bringen. Die Kolben bei Flugmotoren sind deshalb auch im kalten Zustand leicht kegelförmig.

Früher bzw. heute noch die Standardmotoren waren ja ähnlich aufgebaut, im Block aus Eisen/ Grauguß, während bei modernen Automobil-Ottomotoren eher aus Aludruckguss oder Magnesium bestehen, die Kolben aus Alu oder Keramik (Kurbelwelle und Pleuel aus Stahl, Kolbenringe aus Grauguss, Lager aus Zinn Blei Legierungen.....). Die Wasserkühlung hält den Motor weitgehend auf einem konstanten Temperaturniveau, was nicht immer so war. Die Fertigungstoleranzen sind heute zudem so gering, daß man relativ wenig Abrieb hat.

Die Diskussion ob Kaltstart dem Motor schadet gibt es auch zB beim Porsche Boxer. Gerade die sind immer sehr empfindlich gewesen gegen zu frühes Hochdrehen, die neueren nicht mehr so, aber die meisten beherzigen heute noch die Regel, unter 90° nicht über 3000 rpm. Warmlaufen lassen ist A und O. Bei alten Automotoren genau wie bei unseren Flugsauriern.

Und ich sehe in EDLN oft genug Leute, die einsteigen, fast direkt an den Rollhalt, kurz Prop- und Magnetcheck machen und losfliegen. Diese Motoren können ummöglich warm sein, und dann gleich Vollgas im Startlauf. Autsch.

10. Januar 2017 11:03 Uhr: Von Andreas Staubi an TH0MAS N02N

Hallo,

ich denke mal, dass das beschriebene Verhalten vor allem davon abhängig ist, wie die Kurbelwelle (und vor allem an den Hauptlagern habe ich ja dieses Zusammentreffen der verschiedenen Materialien) gelagert ist.

Motoren, die an dieser Stelle keine Gleitlager besitzen (und die mir bekannten Lycos und Boxer-Contis haben solche), sondern kugel- oder rollengelagert sind, sollten da deutlich weniger Probleme haben.

Das ist jetzt auch bei diesen (Flug-)motoren sicher kein Argument gegen die Sinnhaftigkeit des Vorheizens, erklärt aber, dass nicht alle Motoren gleich betroffen sind vom extremen Kaltstartverschleiß und auch nicht festgehen.

Gruß,

Andreas

10. Januar 2017 11:28 Uhr: Von Alexander Callidus an Andreas Staubi

Gibt es denn rollengelagerte Kurbelwellen bei Flug- oder Automotoren? Ich kenne das nur von Motorradmotoren.

10. Januar 2017 11:49 Uhr: Von TH0MAS N02N an Erik N.

@Erik: Aber das ist ja genau das 2. Problem, welches Mike Busch beschreibt: Kolben aus Alu, Zylinderwand aus Stahl/Eisen - Kolben erhitzt sich rasch, Zylinderwand benötigt länger - Alu-Kolben dehnt sich rascher aus als als Zylinder - hohe mechanische Belastung während des Aufwärmvorgangs.

Diese wird ja umso schlimmer, je niedriger die Toleranzen sind, er errechnet für den Lycoming anhand der Toleranzen ja sehr schön, daß bei -20°C die Kurbelwelle (1. Problem) in den Lagern festsitzt. Das sei auch der Grund, warum der Prop irgendwann nicht mehr zu drehen ist - nicht das immer wieder beschuldigte Mehrbereichsöl, welches da noch ausreichend gut viskös ist.

@Andreas: Vielleicht ist es bei uns nicht kalt genug, um viele Schäden zu sehen? Wann ist es schon mal unter -10°? Er beschreibt auch sehr schön, wie durch das festsitzen der Kurbelwelle im Lager auch die Ölbohrungen zugepresst werden, und keine LagerSchmierung mehr erfolgt. Ist das plausibel?

10. Januar 2017 14:32 Uhr: Von Andreas Staubi an TH0MAS N02N

@THOMAS: mein LOM M332 Sc hat Kugellager, unser Conti W670 nach GÜ Rollenlager (vorher auch Kugellager). Sind zugegebenermassen nicht eben die Standardmotoren...

Und bei solchen Lagern hast Du natürlich nicht die gleichen Probleme mit dem "Abdrücken" der Bohrungen etc.

10. Januar 2017 15:51 Uhr: Von Achim H. an Andreas Staubi Bewertung: +1.00 [1]

Kein aktueller 4-Takt-Motor hat Rollenlager als Kurbelwellenlager, das sind alles hydrodynamische Gleitlager, d.h. Metallringe mit Aussparungen, in die Öl gepumpt wird. Nur sehr alte oder sehr primitive Motoren verwenden Rollenlager.

Was beim Flugmotor viel bringen würde, wäre eine Entkopplung der Ölpumpe vom Motor, so dass man über einen Elektromotor vor dem Start den Ölkreislauf in Gang setzen könnte. Große Schiffsmotoren haben das. Hat sicherlich schon jemand als Modifikation gebaut.

10. Januar 2017 23:00 Uhr: Von Erik N. an Achim H.

müsste man dieses Öl dann nicht vorheizen ? Wenn es richtig kalt wird, fließt das ja auch nicht gerade leicht ?

10. Januar 2017 23:58 Uhr: Von Ernst-Peter Nawothnig an Achim H.

Die Möglichkeit Öl vorzupumpen wäre generell ein Segen. Vor JEDEM Start und in Standzeiten 1x die Woche zur Korrosionsvorbeugung pumpen und durchdrehen - da schmatzt nicht nur die Nockenwelle. An manchen historischen Motoren soll es Handpumpen gegeben haben.

11. Januar 2017 07:16 Uhr: Von Mark J. an Achim H. Bewertung: +2.00 [2]

"Pre-Oiler" gib es zum Nachrüsten für dieverse Motoren/Flieger (auch mit STC). Beispiel: http://www.oilamatic.com/engine-tlc.htm

An Oldtimern mit Stermotor habe ich schon öfter mal einen Pre-Oiler gesehen.

VG Mark

PS: das Aufwärmen des Öls vor dem Anlassen ist natrülich auch mit Pre-Piler sinnvoll.

11. Januar 2017 09:10 Uhr: Von Tee Jay an Achim H.

"Was beim Flugmotor viel bringen würde, wäre eine Entkopplung der Ölpumpe vom Motor, so dass man über einen Elektromotor vor dem Start den Ölkreislauf in Gang setzen könnte. Große Schiffsmotoren haben das. Hat sicherlich schon jemand als Modifikation gebaut."

Der Ansatz von UL Power Motoren ist da lobenswert hervorzuheben. FADEC, automatisches Mixsture, kontrollierte Zündzeitpunkte, kein Vapor-Lock bei kalten Motoren. "The choke will gradually fade out as the engine warms up. The variable ignition timing will also aid starting in cold conditions. Our engine is set to a 10° starting advance after which it will advance more and change continuously depending on the operating conditions."

Die Kehrseite davon: Ohne Strom läuft nix mehr und sind Batterie nebst Backup-Batterie leer, geht's nur in eine Richtung...

11. Januar 2017 09:23 Uhr: Von Achim H. an Tee Jay Bewertung: +1.00 [3]

Was hat das mit der Schmierung zu tun? Die vorgezogene Zündung haben die ollen US-Saurier auch über die Impulskupplung eines Magneten. Den Choke haben sie über den Mixer, den der Pilot zurückzieht, sobald die Zylinderwände warm genug sind und das Gemisch nicht mehr auskondensiert.

Kaltstart ist nur selten ein Problem mit den US-Motoren, der Warmstart ist viel delikater. Nur eben die Schmierung ist problematisch und da bietet ein UL-Power auch nichts Neues.

11. Januar 2017 09:26 Uhr: Von Tee Jay an Achim H.

Okay in Sachen Schmierung ist das so...

auf die Schnelle habe ich für Rotaxe dieses Preheating Kit gefunden. Dort soll immerhin auch das Öl angewärmt werden...

https://www.leadingedgeairfoils.com/tanis-engine-preheat-system-for-rotax-912-914-series-engines.html

11. Januar 2017 09:36 Uhr: Von Achim H. an Tee Jay

Diese Heizelemente sind seit Jahren gängig für die US-Boxermotoren. Nur haben sie den entscheidenden Nachteil, dass man unterwegs in den meisten Fällen keinen Stromanschluss für das stundenlange Vorheizen hat. Außerdem lösen sie das Problem nur sehr bedingt, denn der Öldruck kommt nach wie vor erst einige Sekunden nach dem Anlassen.

Schön wäre so ein Webasto Brenner mit Avgas und 12V aus dem Auto. Allerdings ist es beim luftgekühlten Motor sehr schwierig, die Wärme zu verteilen. Beim flüssigkeitsgekühlten Automotor wird einfach die Kühlflüssigkeit erwärmt und durch den Block gepumpt.

Das Grundübel ist nach wie vor, dass luftgekühlte Motoren technisch überholt sind :-)


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