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Hydrostößel, der Leistungskiller!
Immer wieder wird gesagt, Hydrostößel klauen irre viel Leistung aufgrund des höheren Gewichts. Da bin ich ins Grübeln gekommen und habe das mal nachgerechnet.

1. Küchenwage raus holen und erst mal Gewichte messen.
a) Feste Stößel und Stößelstangen: 1,39Kg
b)Hydrostößel und Stößelstangen: 1,575 Kg
Damit stimmt es also, das die Hydrostößel mehr Gewicht auf die Wage bringen.

Jetzt mache ich die Annahme, das wir eine Motordrehzahl von 4000Upm haben.
Damit läuft die Nockenwelle also 8000Upm
Das sind dann 133,3 Umdrehungen pro Sekunde.
Eine Umdrehung braucht dann also 7,5ms.

Nächste Annahme: 8mm Hub
60° Öffnungszeit
Nun also zur Geschwindigkeit der Masse, ich nehme einfach das Gesamtgewicht und 60° Öffnungszeit:
7,5ms x 60°/360°=1,25ms (Das ist die Zeit, in der das Ventil geöffnet wird.)

Nun also die Geschwindigkeit:
v=s/t=8mm/1,25ms=6,4m/s

Der Ventiltrieb bewegt sich also nun mit 6,4m/s

Also nun zur Energieberechnung:
E= ½ m x v²

E1= ½ x 1,39Kg x(6,4m/s)²= 28Kg m²/s²
E2= ½ x 1,575Kg x(6,4m/s)²=32,256Kg m²/s²

Das ist die Energie pro Nockenwellendrehung. Noch sehr nichtssagend!
Nun mal auf die Stunde hochgerechnet:
E1 x 133,3 x 60 x 60 = 13.436.640 J/h
E2 x 133,3 x 60 x 60 = 15.479.009 J/h
Das sind aber nun auch Werte, zu denen man keinerlei Gefühl entwickelt.
Also habe ich mal einen online Umrechner von Joule in Kilowattstunde bemüht:

Feste Stößel: 3,732 Kw/h
Hydrostößel: 4,299Kw/h

Na endlich eine Zahl mit der man was anfangen kann. Ich habe hier die Leistung, die benötigt wird um den jeweiligen Ventiltrieb in Gang zu setzen.
Das sind also 0,567Kw mehr, die man bei Hydrostößeln aufbringen muss.
Und dann auch noch in Ps: 0,567x1,35962=0,7709Ps

Ok, es gibt also doch einen Unterschied, wie groß der ist, hängt dann halt von der Nockenwellengeometrie ab. Je steiler die Nockenwelle, umso größer die Geschwindigkeit vom Ventiltrieb. (Unabhängig ob fester oder Hydrostößel) Und je größer die Geschwindigkeit, desto mehr Ventieltrieb Verluste.

Dann ranken sich ja noch gewisse Mythen um die Hydrostößel:
Ein kalter Motor mit Hydrostößeln klappert.
Das ist schlichtweg Unsinn, solange die Hydrostößel nicht leer sind.
Und die entleeren sich nur, wenn sie defekt sind, oder sehr lange rum stehen.
Und dann klappern die auch nur, bis sich die Hydros wieder befüllt haben.
Ein Motor mit festen Stößeln klappert hingegen permanent. Und wenn er nicht klappert, hat man kein Ventilspiel, was für feste Stößel falsch ist.

Dafür öffnen bei Hydrostößeln die Ventile weiter als bei festen Stößeln.

Bei 8mm Nockenhub öffnet ein Hydroantrieb das Ventil um 8mm.
Ein Fester Antrieb öffnet das Ventil um 7,85mm.
Damit hat der Hydroantrieb etwas mehr Luftdurchsatz und damit Potenziell etwas mehr Leistung.
Ob jetzt 0,15mm mehr Ventilhub 0,7709Ps wieder ausgleichen? Keine Ahnung.

Und jetzt kommst DU

Jetzt mache ich die Annahme, das wir eine Motordrehzahl von 4000Upm haben.
Damit läuft die Nockenwelle also 8000Upm

Läuft die Nockenwelle nicht halb so schnell wie die Kurbelwelle???

Lieber Thomas,
Ich weiss zwar als Unbeteiligter nicht genau, welcher Anlass Dich zu diesem Parforceritt durch die Leistungsberechnung veranlasst hat, aber es gebührt Dir Respekt dafür!!

Gruss
Michael

aircooled68 hat geschrieben: ↑16.04.2018 19:09 Jetzt mache ich die Annahme, das wir eine Motordrehzahl von 4000Upm haben.
Damit läuft die Nockenwelle also 8000Upm

Läuft die Nockenwelle nicht halb so schnell wie die Kurbelwelle???

Hi Jan,
verdammt! Du hast recht.
Ich habe es gerade noch einmal gerechnet, jetzt wird der Unterschied absurd gering, da die Geschwindigkeit ja Quadratisch in die Rechnung eingeht.

NW: 33,3 Ups
V = 8mm/5ms= 1,6m/s


E1= ½ x 1,39Kg x(1,6m/s)²= 1,78Kg m²/s²
E2= ½ x 1,575Kg x(1,6m/s)²=2,01Kg m²/s²

Das ist die Energie pro Nockenwellendrehung. Noch sehr nichtssagend!
Nun mal auf die Stunde hochgerechnet:
E1 x 33,3 x 60 x 60 = 213.368 J/h
E2 x 33,3 x 60 x 60 = 240.958 J/h
Das sind aber nun auch Werte, zu denen man keinerlei Gefühl entwickelt.
Also habe ich mal einen online Umrechner von Joule in Kilowattstunde bemüht:

Feste Stößel: 0,059 Kw/h
Hydrostößel: 0,067 Kw/h

Differenz: 0,008W = 0,011 PS

Neues Fazit: Hydrostößel kosten nur 0,011PS an Leistung.
Deshalb, kauft niemals ein Auto mit Hydros, das kommt nicht von der Stelle!

MCT hat geschrieben: ↑16.04.2018 19:31 Ich weiss zwar als Unbeteiligter nicht genau, welcher Anlass Dich zu diesem Parforceritt durch die Leistungsberechnung veranlasst hat, aber es gebührt Dir Respekt dafür!!

Manchmal will ich das nur für mich in meinem Kopf geklärt haben.
Es wird überall mantramäßig widerholt: "Hydros kosten Leistung"
Das hohe Gewicht im Antrieb bremst deinen Motor usw....
Da wollte ich es einfach mal nachrechnen Für mich ist das Theme zumindest abgehakt.
Und wenn ich irgendwann in meinem Leben noch einmal einen Motor neu aufbaue, wird da definitiv eine Hydro Nockenwelle rein kommen.


Feste Stößel: Das Geklapper Kotzt mich an

Krass!

Ihr seid echt irre!!

........moin
erst einmal respekt vor der rechenleistung ( aber ganz sauber bist du ja nicht,oder? )....du bist bei deinen berechnungen jetzt von einem hydrostössel versus starrem stössel ausgegangen,oder?....jetzt gibts aber typ4 stössel die wiegen 86 gram und welche die 49 gram wiegen...der leistungsunterschied zu diesen modellen wäre doch der interesanntere gewesen und nicht der langweilige serienkram,oder!...der gewichtsunterschied zwischen den hydros und den normalos aus dem vw program ist ja dann doch nicht so riesengross!.....tolle rechnerei!
gruss
THEO

T2 Grieche hat geschrieben: ↑16.04.2018 22:32 jetzt gibts aber typ4 stössel die wiegen 86 gram und welche die 49

Na ja, was soll dabei raus kommen? wir bewegen uns im Bereich von 0,0XPS.
Mal angenommen du bringst das Stößelgewicht auf null, dann hast du im Vergleich zu den schweren Hydros 0,067Kw mehr Leistung.
Merkst du worauf ich hinaus will? Leichte Stößel machen nur den Verkäufer reich und bringen erst mal gar nichts.
Oder ich habe hier einen massiven Fehler in meiner Rechnung gemacht.

Natürlich bringen erleichterte Stößel richtig was. Da geht es aber nicht um irgendwelche Leistungsverluste, sondern um ein Flattern der Ventile jenseits der 5500 Umdrehungen zu vermeiden, was ansonsten zur Kollision mit den Kolben führen kann.
Bei mir gibt es Motoren mit allen Versionen, mechanische Stößel in der Pritsche; Hydros im Westi mit CU; erleichtere Stößel, härtere Ventilfedern und Einstellschrauben mit Kugelgelenken beim Typ 3 mit drehzahlfestem Typ 4 Motor.
Aus Erfahrung geht der CU genauso gut wie der CJ im T2, nur eben wartungsfrei. Ja das Geklapper und der Leistungsmangel nach der Winterpause im Hydrostößelmotor nervt. Ist aber nach 10 Km erledigt. Dafür war mein Ventildeckel am Westi das letzte mal 2010 unten, an Ventilspiel braucht man da nicht mehr denken.
Der Typ 3 wird oft jenseits der 5500 gedreht. Geht mit scharfer Nocke und abgedrehter Schwungscheibe gar nicht anders. Das Ventilspiel wird hier im vorgeschriebenen Wartungsintervall kontrolliert, doch es brauchte in 26 Jahren noch nie korrigiert werden. So sieht Qualität aus.
Die unseligen Typ 1 Motoren mit Standard Stößel müssen statt dessen bei jedem Wartungsintervall eingestellt werden, ob an der Pritsche, am Phönix oder an den Käfern die ich betreue. Vor allem am 3. Zylinder wird einem oft ganz bange...
Soweit die Praxis. Hut ab vor den Berechnungen, da schraub ich lieber
Grüße, Matthias

... und was sagt R. Atwell dazu?
3.They are power robbing: true if you consider there are rpm limits to them but this is not important for stock engines with stock rev limits and this issue isn't limited to VWs.
Quelle: http://www.ratwell.com/technical/HydraulicLifters.html

Tanjas&Thomas_T2b hat geschrieben: ↑16.04.2018 18:20
Und jetzt kommst DU

Gern. Für Serienmotoren ist das eine nicht wirklich relevante Größe, im Motor mit Leistung fressen Hydros Leistung. Leistung hängt bei Typ 1 und Typ 4 Motoren in erster Linie an Drehzahl und Hubraum, in Verbindung mit dem Mitteldruck errechnet sich der Leistungswert. Ein schwerer Ventiltrieb beeinflusst sowohl die zu erreichende Drehzahl als auch den Wert des Mitteldrucks negativ, die Maximalleistung wird bei ansonsten gleichen Komponenten also niedriger ausfallen, da der Motor die Drehzahl der maximal möglichen Leistung mit schwerem Ventiltrieb gar nicht erreichen kann und der Mitteldruck als Wert in der aufzustellenden Gleichung entsprechend kleiner ausfällt.
Ausschlaggebend dafür ist der für einen schweren Ventiltrieb nötige Aufwand. Um den Ventiltrieb mit Hydros drehzahlfest zu bekommen sind wiederum härtere Federn notwendig um ein Flattern bei hohen Drehzahlen zu verhindern, das kostet Mitteldruck und Drehzahl.
Als Beispiel nehmen wir die genannten 4000 u/min.

Leistung=Hubraum in Litern x Drehzahl/1000 x 8,5 (angenommener Wert für den Mitteldruck Serienmotor, kann man sich mithilfe von Nenndrehzahl und ccm gerne exakt ausrechnen )

2Liter Hubraum x 4 x 8,5 = 68PS.

Andere Nockenwelle, bisschen Kanalbearbeitung und Weber Vergaser verschieben nun das Drehzahlband nach oben, den Mitteldruck lassen wir noch unverändert obwohl der jetzt auch schon angestiegen ist.

2Liter Hubraum x 4,8 x 8.5 = 81.6PS

Trotzdem danke für die Berechnung, Respekt.