Bei einem fixen Prop erhöht sich die Drehzahl durch anströmende Luft. Dadurch sinkt der Ladedruck im Ansaugsystem, weil mehr Luft abtransportiert wird. Venturiprinzip.

Venturi?

Die Leistung wird aber nicht verändert, woher soll die denn kommen ? Die kann ja nur durch eine Veränderung der Drosselklappenstellung kommen.

Dabei gehst du dann davon aus, dass die Menge der abtransportierten Luft wegen der bleibenden Stellung der Drosselklappe auch konstant bleibt?

Dabei gehst du dann davon aus, dass die Menge der abtransportierten Luft wegen der bleibenden Stellung der Drosselklappe auch konstant bleibt?

Nur wenn sich der Aussendruck nicht ändert - im Sinkflug wird dieser ja kontinuierlich größer.

Die Kolben saugen Luft an durch die Einlassventile. Wieviel Luft, bestimmt die Stellung der Drosselklappe. Behält man die Stellung der Klappe bei, und erhöht nun die Drehzahl (von aussen durch anströmende Luft), saugen die Zylinder mehr Luft weg, das Vakuum im Ansaugtrakt erhöht sich, und die Differenz zwischen Aussen- und Innendruck wird größer. Solange sich hier keines der Parameter ändert, bleibt diese Differenz gleich.

Diese Differenz verringert sich aber, wenn der Sinkflug in dichtere Luftschichten führt und damit den Aussendruck erhöht. Dann erhöht sich auch der Ladedruck, damit das Drehmoment, und die Leistung des Motors.

Florian, der Motor fungiert wie eine Vakuumpumpe, die Kolben saugen Luft aus dem Ansaugtrakt. Wieviel Luft sie saugen können, bestimmt der Aussendruck, und die Stellung der Drosselklappe.

Wenn Du die Drosselklappe stehen lässt, und die Drehzahl erhöhst (durch anströmende Luft, oder Treibriemen, oder was auch immer), erhöhst du doch erst mal nur das Vakuum. Es findet keine Leistungszufuhr statt.

Die kommt doch erst dann zum Tragen, wenn durch die Erhöhung des Aussendruckes in dichtere Luftschichten mehr Luft durch die Drosselklappe kommt und dadurch auch mehr Luft in den Ansaugtrakt - das führt dann natürlich schon zu einer Leistungserhöhung, reziprok genauso wie umgekehrt im Steigflug die Leistung sinkt.

Natürlich, streng mathematisch erhöht sich der Aussendruck natürlich sofort, aber man muss es m.E. trennen, wenn man über die Leistung spricht.

Die anströmende Luft jedenfalls, die erhöht die Leistung nicht. Die Erhöhung des Aussendruckes durch den diese anströmende Luft verursachenden Sinkflug allerdings sehr wohl.

Warum braucht es eine Veränderung der Drosselklappenstellung, um die Leistung zu ändern?

Die Leistung ändert sich durch erhöhten Druck im Ansaugtrakt, der wiederum direkt abhängt vom Aussendruck und der Drosselklappenstellung. Ändert sich eines oder beide dieser Parameter, ändert sich auch die Leistung (immer ceteris paribus Gemisch, denn das ändert sich ja im Sinkflug auch noch).

Wieviel Luft, bestimmt die Stellung der Drosselklappe.

Gibt es hier vielleicht einen Denkfehler?

Nicht die Stellung der Drosselklappe alleine bestimmt die Menge der durchströmenden Luft. Durch die größere Drehzahl wird der Unterdruck höher. Es saugt also kräftiger, womit sich auch die Menge der durchströmenden Luft vergrößert. ... an der Drosselklappe vorbei.

Die größere Menge der durchströmenden Luft sorgt in der Venturidüse des Vergasers jetzt ebenfalls für einen geringeren Druck, d.h. es wird mehr Kraftstoff angesaugt.

Die Erhöhung der Drehzahl sorgt also für mehr Luft und für mehr Kraftstoff ... was dann zu einer größeren Leistung führt.

Gibt es hier vielleicht einen Denkfehler?

Nicht die Stellung der Drosselklappe alleine bestimmt die Menge der durchströmenden Luft. Durch die größere Drehzahl wird der Unterdruck höher. Es saugt also kräftiger, womit sich auch die Menge der durchströmenden Luft vergrößert. ... an der Drosselklappe vorbei.s

Die größere Menge der durchströmenden Luft sorgt in der Venturidüse des Vergasers jetzt ebenfalls für einen geringeren Druck, d.h. es wird mehr Kraftstoff angesaugt.

Die Erhöhung der Drehzahl sorgt also für mehr Luft und für mehr Kraftstoff ... was dann zu einer größeren Leistung führt

Hmmm....es saugt und bläst der Heinzelmann....

Das mehr an Kraftstoff wird ja nicht verbrannt, weil die Luft dazu fehlt, also wird auch keine Leistung erhöht. Wenn die Zylinder mehr saugen, erhöht sich die Fliessgeschwindigkeit der Luft in der Drossel, der Druck in der Düse sinkt zwar, aber es wird NICHT MEHR Luft in den Ansaugtrakt strömen.

Solange, wie nicht entweder der Aussendruck steigt (z.B. durch Sinkflug), oder ich die Drosselklappe öffne.

Dafür ist die Drosselklappe ja da. Sie ist nichts anderes als ein Druckbegrenzer.

Da ist der Denkfehler. Die Drosselklappe ist kein Druckbegrenzer.

Bei stillstehendem Motor zeigt der Ladedruckanzeiger das QFE, also das Gewicht der Luftsäule = Aussendruck.

Die Drosselklappe regelt den Ladedruck im Innern des Ansaugtraktes, dh. sie begrenzt den Ladedruck, der den Zylindern für die Verbrennung zur Verfügung steht. Dieser Druck wird bestimmt durch a) die durch die Drossel gelangende Luftmenge (bestimmt durch Fliessgeschwindigkeit und Klappendurchmesser), und b) durch die von den Kolben abh. von ihrer Drehzahl abgesaugte Luftmenge. Aussendruck, Flughöhe, Drehzahl, und Gemisch / Verbrennung beeinflussen diese Größen permanent.

Dh, doch, die Drosselklappe ist m.E. ein Druckbegrenzer.

Wenn Du die Drosselklappe stehen lässt, und die Drehzahl erhöhst (durch anströmende Luft, oder Treibriemen, oder was auch immer), erhöhst du doch erst mal nur das Vakuum. Es findet keine Leistungszufuhr statt.

Das ist nicht richtig, wie man in der Erxtrembetrachtung des stehenden Motors erkennen kann:

Wenn der Motor steht, dann ist (unabhängig von der Stellung der Drosselklappe) der Ladedruck gleich dem Umgebungsdruck und der Massestrom an Verbrennungsgas 0.
Drehe ich nun von aussen den Motor - bei unveränderter Drosselklappe - dann nimmt zwar tatsächlich der Ladedruck auf Grund des notwendigen Ansaugens von Verbrennungsgas ab, aber gleichzeitig nimmt trotzdem der Massestrom zu (die Zylinder werden ja jetzt zyklisch mit Gas gefüllt).

Wenn der Motor schneller dreht, weil ich ihn von aussen „andrehe“ bzw. den Widerstand an der Welle reduziere, dann kommt es zwar *auch* zu einer Abnahme des Ladedrucks (Dein „Erhöhung des Vacuums“), aber eben auch zu einer Zunahme des Massestroms an Verbrennungsgas. Das durchströmende Volumen mus durch die höhere Drehzahl schneller zunehmen als die Dichte des Gases abnimmt - wenn es anders wäre, dann würde sich übrigens Auch der Ladedruck nicht verringern...

Die kommt doch erst dann zum Tragen, wenn durch die Erhöhung des Aussendruckes in dichtere Luftschichten

Ich würde für diese Diskussion hier grundsätzlich die Druckzunahme mit abnehmender Höhe aussen vor lassen. Das stimmt zwar, ist aber kurzfristig eine Größenordnung kleiner, als das was dynamisch im Motor durch andrehen des Propellers passiert.

Die Drosselklappe regelt den Ladedruck im Innern des Ansaugtraktes, dh. sie begrenzt den Ladedruck, der den Zylindern für die Verbrennung zur Verfügung steht.

Die Drosselklappe begrenzt nicht den Druck sondern die Menge der nachströmenden Luft. Saugt der Motor wenig, dann stellt sich ein relativ hoher Druck ein, saugt er stark, dann wird der Druck geringer. Aber dennoch steigt die Menge der durchströmenden Luft.

Nimm doch einfach anstatt Drosselklappe einen Strohhalm. Das ist auch ein Strömungsbegrenzer für die Menge an Getränk, die du in den Mund saugst. Soll's mehr werden, dann saugst du auch stärker :-)

Warum heißt der Ladedruckanzeiger dann nicht Luftmassensensor oder Luftströmungsgeschwindigkeitsanzeiger ?

Weil er den sich einstellenden Druck aus dem Verhältnis einströmender zu abgesaugter Luft anzeigt.

Weil sowohl ein Luftmassesensor als auch ein Luftströmungsgeschwindigkeitsanzeiger deutlich teurer zu realisieren wäre, als ein einfacher Druckmesser.

Der Nachteil des Ladedrucksensors im Vergleich zu einem Luftmassesensor ist allerdings in der Tat, dass man zur Berechnung der Motorleistung noch die Drehzahl kennen muss, während man mit einem Luftmassesensor die Leistung direkt ausrechnen könnte.

Moderne Automotoren haben übrigens einen Luftmassesensor, weil für viele Regelungsaufgaben heute die Abschätzung der Luftmasse aus Ladedruck und Drehzahl nicht genau- und vor allem schnell genug ist.

Wenn ein Flugzeug mit 1000 KG mit 500 ft/min sinkt entspricht dies einer zusätzlichen Motorleistung von 33 PS, dies ergibt die wirkliche Geschwindigkeitszunahme, Motor wird etwas entlastet und kann höher drehen (Propeller ist Motorbremse)

oder wenn ich mit gleichbleibender Geschwindigkeit sinken will ist die Motorleistung um diesen Betrag zu reduzieren.

Pitch und Power

Kann man das nich 'mal ausprobieren?

Man nehme eine Verstellpropeller-Maschine, fliege im Reiseflug mit, sagen wir mal, 2,200 Umdrehungen und 22 Zoll Ladedruck.

Wenn man jetzt den blauen Hebel nach vorne schiebt, steigt die Drehzahl, und der Ladedruck sinkt ein bischen.

Was ist der Ladedruck so etwa bei 2,400 RPM, wenn man den Gashebel nicht anpackt?

Geht's jetzt schneller oder langsamer durch die Lüfte? Oder exakt genauso schnell?

Wenn es auch 4800 und 5000 U/min bei 26" Ladedruck sein dürfen:
Wenn ich die Drehzahl von 4800 auf 5000 erhöhe, ändert sich der Ladedruck kaum/nicht so, daß es mir aufgefallen wäre, der Flieger fliegt 134 statt 129 kts IAS und der Motor verbraucht 21 statt 19,5l/h. Ersteres ist Rotax Beispielkombination für 65%, letzteres füt 75% Leistung.

Nimm doch einfach anstatt Drosselklappe einen Strohhalm. Das ist auch ein Strömungsbegrenzer für die Menge an Getränk, die du in den Mund saugst. Soll's mehr werden, dann saugst du auch stärker :-)

Das kann man nicht vergleichen, weil die Verhältnisse im Motor sehr viel schneller ablaufen. De facto gelangen weniger Luftmoleküle durch die Drosselklappe. Die wenigen Moleküle sausen zwar ganz doll schnelle, aber für die Verbrennung reichts halt nicht.....

Woher nimmst du so etwas?

Zurück zum Thema: Du sagst, die erhöhte Anströmgeschwindigkeit im Sinkflug erhöht die Leistung des Motors, korrekt ? Im Endeffekt wird potentielle Energie genutzt, die via Sinkflug Luft schneller auf den Prop bläst.

Was ich nicht sehe, ist, wie dies die Leistungsabgabe des Motors erhöhen soll ?

Ich sehe das ganz pragmatisch:

Nur durch Sinken allein wird pot. Energie (Höhe) zugunsten von erhöhter kin. Energie (Speed) aufgegeben und es ändert sich nichts an der abgegebenen Motorleistung.

Exakt. Genau meine Rede !

Du sagst, die erhöhte Anströmgeschwindigkeit im Sinkflug erhöht die Leistung des Motors, korrekt ?

Nein! Ich sage, dass die sich erhöhende Drehzahl einer Leistungserhöhung entspricht. Das war die Ausgangsfrage.

die Eingangsfrage (Wenn ich meinen Motor im Reiseflug schön auf z.B. 65% einstelle bei z.B. 2400 rpm und gehe in den Sinkflug indem ich z.B. auf 500ft/min nach vorne trimme geht die Drehzahl z.B. auf 2500 rpm hoch.) lässt sich sehr leicht mittels der Leistungsgraphen im Lycoming-Handbuch beantworten. Im Bild habe ich die Leistungsänderung (der Einfachheithalber auf Meereshöhe) für einen O-320 bei 65% und 2400 RPM als Anfangleistung eingetragen.

Anfangsleistung: ca. 65%, 2400 RPM, ca. 21,5 IN.HG = ca. 100 HP

Wenn sich jetzt die Drehzahl durch die schnellere Anströmung des Propellers (= relative Anstellwinkel = Steigung der Propellerblätter nimmt ab) erhöht, wird sich der Ladedruck, bei gleichbleibender Drosselklappenstellung, geringfügig verringern (der Motor "saugt" mehr Luft ein => höhere Strömungsgeschwindigkeit => geringerer Druck). Der Ansaugdruckabfall dürfte sich im Bereich von ca. 0,2 IN.HG bewegen. Aus den geänderten Werten (2500 RPM und 21,3 IN.HG) ergeben sich ca. 103 HP, siehe Diagramm. Der Motor gibt also in der Tat etwas mehr Leistung ab jeodoch sinkt bei der erhöhten Drehzahl auch der Wirkungsgrad des Propellers. Unterm Strich, dürfte sich die von Motor + Propeller abgegebene Leistung kaum ändern.

Beste Grüße Mark

Meines Erachtens immer noch nicht ganz richtig. Die Angaben im Leistungsdiagramm beziehen sich auf eine durch Verbrennungsprozess erlangte Drehzahl gegen den Luftwiderstand der Propellerblätter IM REISEFLUG.

Wird ein Teil dieser gleichen Drehzahl dadurch erlangt, dass der Propeller durch anströmende Luft gedreht wird, die wiederum nur durch die Umwandlung potentieller Energie im Sinkflug entsteht - dann ist es doch zugleich logisch, dass die Verbrennungsenergie wenigstens nicht größer werden kann.

Das widerspricht doch dem Energieerhaltungssatz.

Das widerspricht doch dem Energieerhaltungssatz.

Ich würde mit einem anderen Ansatz herangehen. Im Geradeausflug bei 2400 rpm wird eine bestimmte Menge Luft durch den Vergaser gesaugt. Um einen Lambda-Wert von 1 (naja so ca.) hinzubekommen, muß der Vergaser eine bestimmte Menge Benzin dem Luft/Treibstoff-Gemisch hinzufügen. Steigere ich jetzt die Drehzahl um 100 rpm, wird mehr Luft durch den Vergaser gesaugt, um einen Lambda-Wert von 1 zu erhalten, muß entsprechend mehr Treibstoff durch den Vergaser fließen.

Ich weiß auch, daß diese Betrachtung nicht optimal ist, weil:

• Durch die Drosselklappe wird die Luftzuführung begrenzt, so daß die Steigerung der Drehzahl um 4,2% nicht eine Steigerung des Luftdurchsatzes von 4,2% zur Folge hat sondern weniger. Durch den gesteigerten Unterdruck hinter der Drosselklappe nimmt die Durchflußgeschwindigkeit am Vergaser zu und der Füllgrad der Zylinder ab. Trotzdem ist am Ende mehr Luft/Treibstoff-Gemisch durch die Zylinder gewandert als vorher.
• Ein Vergaser ist nicht in der Lage ein Luft/Treibstoff-Gemisch mit Lambda 1 zu leifern, er wird immer geringfügig davon abweichen.
• Je nach Füllgrad der Zylinder, Drehzahl etc. haben Motoren einen unterschiedlichen Wirungsgrad.

Aufgrund der Einwände wird die Mehrleistung nicht bei 4,2% liegen sondern eher weniger. Sie wird aber im Sinkflug mit höherer Drehzahl höher liegen als im Reiseflug. So gesehen scheinen die oben vermerkten 3% durchaus realistisch.

Die ganze Betrachtung wird natürlich hinfällig, wenn wir über einem Motor mit Einspritzung, insb. Direkteinspritzung reden. Der könnte dann im Sinkflug nämlich zur zeitweisen Schubabschaltung übergehen und entsprechend sehr viel weniger Treibstoff (bzw. zeitweise eben gar keinen) einspritzen als im Reiseflug, was dann wieder zu einer Minderleistung führt.

Hi Erik,

bei dem Diagramm spielt es keine Rolle, ob eine Propeller oder ein Bremsdynamo angetrieben wird. Es gibt auch Sogenannte Propeller-Diagramme von Lycoming. Der Propeller wird auch nich vom Fahrtwind angetrieben, sondern der relative Anstellwinkel verändert sich. Der Motor gibt in Anhängigkeit von Ansaugdruck und Drehzahl (sowie Dichtehöhe) eine gewisse Leistung ab. Im linken Teil des Lyco-Diagrams ist die Leistungsabgabe für Meereshöhe angegeben. Wenn also die Drehzahl erhöht wird und der Ladedruck nahezu konstannt bleibt, dann erhöht sich die Leistung. "Da beißt die Maus keinen Faden ab"

Grüße Mark