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10. Januar 2017: 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: 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: 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: Von  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: Von TH0MAS N02N an 

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: 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: 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: Von Alexander Callidus an Andreas Staubi

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

10. Januar 2017: 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: 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: 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: 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: 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: Von Mark Juhrig an Achim H. Bewertung: +2.00 [2]

"Pre-Oiler" gib es zum Nachrüsten für dieverse Motoren/Flieger (auch mit STC). Beispiel: https://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: 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: 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: 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: 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 :-)

11. Januar 2017: Von Tee Jay an Achim H.

na vielleicht erleben wir in 5-10 Jahren den Wandel auf e-Motoren... dann ist das alles Geschichte...

11. Januar 2017: Von Wolfgang Lamminger an Achim H.

in der Exta 400 wurde ein flüßigkeitsgekühlter Teledyne Continental TSIOL 550 verwendet.

Als TSIOL 550 taucht der Motor in der Produktliste bei Teledyne Continental zwar auch noch auf, kann auf die Schnelle allerdings keine Anwendung finden, wo dieser Motor sonst eingebaut wird/wurde.

Im Grundgedanken hat Extra bezüglich des Triebwerks sicher die hier diskutierten Nachteile des luftgekühlten Triebwerks versucht zu umgehen, dann aber wurde mit der Extra 500 auf Turbine umgeschwenkt.

Ob das Flugzeug im Gesamtkonzept richtig durchdacht war, sei dahingestellt. Die verkauften Stückzahlen sprechen da sicher für sich...

11. Januar 2017: Von Achim H. an Wolfgang Lamminger

Extra hat den flüssigkeitsgekühlten Conti eingesetzt, da vom Hersteller eine wesentlich stärkere Version für die Zukunft versprochen wurde, basierend auf den besseren Möglichkeiten zur Kühlung. Dieses Versprechen wurde jedoch niemals eingelöst, so dass ein Flugzeug übrigblieb, dessen Motor völlig unterdimensioniert ist und durch die exotische Kühlung sowohl schwerer als auch anfälliger ist. Die Zylinder dieses Motors sind anfällig und vom Hersteller nicht mehr lieferbar.

Ein komplettes Fiasko, das Extra das Genick gebrochen hat.

11. Januar 2017: Von Wolfgang Lamminger an Achim H.

Extra hat den luftgekühlten Conti eingesetzt ...

Du meinst den flüßigkeitsgekühlten ...?

11. Januar 2017: Von Achim H. an Wolfgang Lamminger

Ja.

11. Januar 2017: Von Erik N. an Tee Jay

Wir haben jetzt relativ lange gesucht für die Beech und werden uns wahrscheinlich für einen Aerotherm entscheiden www.aerothermheaters.com.

Die elektrisch betriebenen Thaniselemente (die Du für den Rotax ausgegraben hast, die gibt es auch für die meisten Contis und Lycos) muss man im Motor installieren, was wir erst mal nicht wollen; ist auch teuer, man braucht ein STC, etc.

Die externen Heissluftgebläse, die es so gibt, meist auf Basis von Gas / Öl / Dieselbrennern, die die Flugplätze manchmal anbieten, sind stationär, so daß man darauf angewiesen ist, der enzige zu sein, der gerade einen braucht :) Und bei uns am Heimatflughafen - wo soll der stehen, wie lange steht er dann noch, etc.

Der Aerotherm ist ein elektrisch betriebenes, aber mobiles Gebläse, dh. man kann ihn im Flieger mitnehmen, und braucht dann auf Reisen "nur noch" den Strom, und steht dann nicht in der Schlange.

Ist von all den Krücken, wie mir scheint, die flexibelste :)

11. Januar 2017: Von Achim H. an Erik N. Bewertung: +1.00 [1]

2100 Watt Heißluft ist gar nix, das entspricht genau dem Baumarktlüfter für 15 €, ist nur anders verpackt. Damit bewirkst Du so ziemlich überhaupt nichts.

Die Tanis-Elemente wirken um ein Vielfaches mehr, das mit dem STC ist eher akademisch. Wen juckt es, wenn da ein Metallring um die Zylinder gelegt und eine Heißmatte unter die Ölwanne geklebt wird?


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