F1-Motor und Pneumatikluft

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danseys
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F1-Motor und Pneumatikluft

Beitrag von danseys » So Mär 26, 2017 4:05 pm

Hallo an die Wissenden! Wer kann mir denn das mit der Pneumatikluft für den Motor erklären?
Den D.Kwyat hat´s ja damit zweimal getroffen beim melbourne17

Was wird denn im Motor mit "Luftdruck" gemacht, da man doch allerlei andere Antriebsmöglichkeiten für Nebenaggregate etc. heutzutage hat, also Mechanik, Elektrik und Hydraulik... - wozu braucht´s Luft? Bild

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patsnaso
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Beitrag von patsnaso » So Mär 26, 2017 4:56 pm

Ich kenn das vom Motorrad. Da werden aufgrund der hohen Drehzahlen, teilweise die Ventile pneumatisch gesteuert. Dann brauchts auch nicht so ne riesige Nockenwelle und der Motor baut kompakter.
Keine Ahnung?

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patsnaso
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Beitrag von patsnaso » Mo Mär 27, 2017 8:56 am

Wo sind denn die F1 Experten?
Mich würde das auch interessieren.
Für was wurde denn Luft nachgefüllt? Bild

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shuyuan
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Beitrag von shuyuan » Mo Mär 27, 2017 9:27 am

ich bin kein experte, aber kann aus dem "nachfüllen" nix wirkliches rauslesen.
Luft füllt man eigentlich nirgendwo manuell ein. Es sei denn eine druckluftflasche streikt und man kann sie nicht mal eben schnell ersetzen.
Aber das hat dann meiner Meinung nach mit dem Getriebe zu tun und nicht mit dem Motor.(bzw. Antriebseinheit, kann man eigentlich nicht trennen)
Kann mich auch täuschen...wir sollten Kwyat anrufen Bild

Helldriver
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Beitrag von Helldriver » Mo Mär 27, 2017 2:00 pm

So wie es patsnaso geschrieben hat, stimmt das schon.
Der Ventiltrieb wird pneumatisch betrieben, weil ab 15.000 U/min eine herkömmliche Ventilsteuerung nicht mehr hinterher kommen würde.

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shuyuan
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Beitrag von shuyuan » Mo Mär 27, 2017 2:03 pm

</font><blockquote><font size="1" face="Arial,sans-seriv">Zitat:</font><hr /><font size="2" face="Arial,sans-seriv">Original erstellt von Helldriver:
<strong> So wie es patsnaso geschrieben hat, stimmt das schon.
Der Ventiltrieb wird pneumatisch betrieben, weil ab 15.000 U/min eine herkömmliche Ventilsteuerung nicht mehr hinterher kommen würde. </strong></font><hr /></blockquote><font size="2" face="Arial,sans-seriv">und wenn die motordrehzahl dann nicht stimmt, also schalten unmöglich (ein automatisierter prozess abhängig von drehzahl)
ich bin mir nur nicht sicher ob der "Journalist" das richtig erzählt. Ich kann mir nicht vorstellen dass die irgendwo "luft einfüllen"

Helldriver
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Beitrag von Helldriver » Mo Mär 27, 2017 2:06 pm

Klingt komisch, ist aber so. Bild

Es gibt dafür einen eigenen Tank.
https://en.wikipedia.org/wiki/Pneum atic_valve_springs
http://scarbsf1.com/valves.html

<small>[ 27.03.2017, 14:12: Beitrag editiert von: Helldriver ]</small>

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shuyuan
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Beitrag von shuyuan » Mo Mär 27, 2017 2:45 pm

</font><blockquote><font size="1" face="Arial,sans-seriv">Zitat:</font><hr /><font size="2" face="Arial,sans-seriv">Original erstellt von Helldriver:
<strong> Klingt komisch, ist aber so. Bild

Es gibt dafür einen eigenen Tank.
https://en.wikipedia.org/wiki/Pneum atic_valve_springs
http://scarbsf1.com/valves.html </strong></font><hr /></blockquote><font size="2" face="Arial,sans-seriv">der erste link geht bei mir nicht.

im zweiten : </font><blockquote><font size="1" face="Arial,sans-seriv">Zitat:</font><hr /><font size="2" face="Arial,sans-seriv">Pneumatic systems use conventional cams operating the valve (4) via a shim\bucket or finger follower, the valve spring pocket is replaced with a chamber (28) pressurised with nitrogen (held within a cylinder in the sidepods) that runs at a constant pressure to return the valve when the cam timing retards. You often see the teams suffer a loss of pressure in the races through leaks in the system, the driver comes in and mechanics re-pressurises the pneumatic circuit, this rarely works for more than few laps.
</font><hr /></blockquote><font size="2" face="Arial,sans-seriv">leuchtet ein, nur wie die das nachfüllen ,kapier ich nicht

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Arno
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Beitrag von Arno » So Apr 02, 2017 3:00 am

Ahhhh, Du meinst eine pneumatic valve actuation. Das hat allerdings ziemlich wenig mit „Luft“ zu tun. (BTW: Nicht zu verwechselns mit Getriebe-Aktuatoren…., detisswasanneres) ähem…..

Darüber sollen wir hier reden?
Ist doch schon uralt, es gibt zur Zeit neue Systeme, die elektromagnetisch….
Im Übrigen ist das doch schon hier gut erklärt worden, wenn auch mit diskussionsfähigen Beiträgen....

Wie auch immer, wenn es noch weitere Fragen gibt, fragt jemanden anderes.

Zurück zum Thema, versuche es kurz zu machen:

Davon ausgehend, dass ein „normales“ Verfahren der Befüllung von 4-takt Motoren beim „Ansaugen“ (ziemlich blödes Wort, weil stimmt nicht mehr so wirklich) und „Verdichten“ bekannt ist, wollte ich zunächst wegen besseren Verständnis auf die besonders kritisch beanspruchten Elemente hinweisen.

Dies sind eben das Nockenwellensystem (ob aktiv/verstellbar oder nicht) und die Ventile selber, die beim Schließen möglichst schnell, aber auch durch eine Art von Federsystemen kontrolliert schliessen UND weitesgehend dicht sein sollten.

Folgende Probleme entstehen bei diesen „normalen“ Systemen im Hochdrehzahlbereich:

1. Der sogenannte valve-float, ein Schwimmen des Ventils im Schliessen-Arbeitstakt, ausgelöst im valve train durch den Verlust der Verbindung zwischen Nockenwelle und Ventil (die verwendete Feder-Rückhol-Systematik ist nicht schnell genug). Dies verringert den Wirkungsgrad des Motors und die Leistung (ganz schlecht) und erhöht potentiell (!) die Motoremissionen. Dazu sage ich mal weiter nix.
2. Ein verwandter Effekt ist das valve-bouncing, eine Art Hüpfen des Ventils am Ventilsitz/-pilz; statt beim Arbeitstakt fest zu schliessen, dreht/hüpft das Ventil im Sitz selber, kann von den Federn nicht am Platz gehalten werden. Die Ursachen sind im wesentlichen die Trägheit und Eigenresonanzen von metallischen Federn, die die eigentlich benötigte Schließkraft reduzieren und das Ventil so teilweise wieder öffnen. Resultat wie oben: Leistungsverlust.
3. Dazu kommen noch so banale Dinge wie Öl, was an den kontakt und gleitenden Stellen nicht abreissen darf, die Verbindung zwischen Ventilsitz und Motorkopf und noch einiges andere, was wir mal vernachlässigen.

(Achtung für die Erbsenzähler UND Technikfreaks: Jetzt wird es etwas unpräzise Bild )
Der o. beschriebene Kontrollverlust über das Ventil beginnt fuzzy bei normalen Federsystemen um die 10K, bei desmodromischen etwa bei 15K (diese Systeme haben aufgrund der Bauart haben deutlich mehr Gewicht), während Luftgesteuerte valvetrains keinerlei Einschränkungen haben, über 30K sind schon erreicht worden.

Im Grunde ist die Idee, die metallischen Federn durch einer pneumatisch angetriebenen Feder zu ersetzen. Dabei wird als Treibgas Stickstoff benutzt, welches im Gegensatz zur Luft sich nicht so einfach mit dem zündfähigen Gemisch verbindet. Im Grunde ist das System eher als eine Art „Lift“ zu verstehen, in einem definierten Bereich zwischen Ventilkopf und Ventilpilz wird mit hohem Druck das Gas reingedrückt und hebt, drückt und hält das Ventil im geschlossenen oder eben offenen Zustand. Mich erinnert das eher an einen Fahrstuhl, bei dem das Ventil nach oben/unten geschossen wird (Lift). Techiker mögen das nicht, da ich aber kein Techniker bin…....

Pneumatische valvetrains unterliegen keinerlei Verschleiß im Sinne nachlassender Federleistung wie das eben Federsysteme tun UND brauchen auch keine Nockenwelle mehr, sind also leichter.

Wie auch immer, die pneumatischen System müssen das verwendetete Gas mitführen, um zu arbeiten. Dies wird in einem seperaten Tank/Flasche/Bombe getan. Die Dimensionierung dieses Behälters ist eine Wissenschaft für sich. Das liegt in der Ausdehenungsverhalten des verwendeten Gases begründet, wenn weniger Gas noch drin ist, verringert sich der Druck expotentiell.
Wird nun viel am oberen Drehzahllimit gefahren, kann so ein Tank auch schneller mal alle werden, als erwartet. Folge sind (wie oben beschrieben) unter anderem Leistungsverlust. Dann muss man das Teil wieder auffüllen, was relativ einfach zu bewerksteilligen ist, wie Luft in die Reifen.

Ich teile auch nicht die Ansicht, dass so ein System nach ein paar Runden leer sein sollte, dass man in einem Rennteam Leckagen an Verbindungsn prüft ist standard.
Während eines Rennens ist das deswegen nicht besonders schlau, wenn das passiert und man ausserhalb der turniusmäßigen Boxenstopps nachfüllen muss.Da gibt es sicher hinterher Einiges an Diskussionsbedarf.

…und wer hat´s erfnden? Bin mir nicht ganz sicher, experimentell und im Einsatz war das Renault zuerst, V10 mit 850 PS Motorleistung bei etwa 15K U/min, richtig ernst wurden diese Dinge auch während dem Einsatz von großen Turbomotoren jenseits der 1.200PS Leistung, Renault RVS-9, ein 1.5 liter Formula 1 Motor.

<small>[ 02.04.2017, 03:51: Beitrag editiert von: Arno ]</small>

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Beitrag von danseys » So Apr 02, 2017 10:32 am

Dankeschön, jetzt wird das Bild "rund" Bild Bild

Nicolaus
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Beitrag von Nicolaus » So Apr 02, 2017 6:15 pm

So sehr ich Arnos Beiträge ansonsten schätze, liegt er diess mal nicht ganz richtig. Pneumatische "Ventilfedern" werden ausschließlich zum Schließen der Ventile eingesetzt. Es handelt sich dabei weiter um Motoren mit zwei obenliegenden Nockenwellen. Das Ganze ist auf folgendem Bild gut erkennbar:

Link 1

Hier gibt es dann noch weitere Informationen zu einem etwas älteren F1-Motor:

Link 2

Im Prinzip ist eine pneumatische Ventilfeder ein geschlossenes System, d. h. das Gas (i. d. R. Stickstoff) wird komprimiert, wenn das Ventil öffnet und expandiert, wenn das Ventil durch den Gasdruck geschlossen wird. Leider bekommt man so ein System nie zu 100 % dicht, d. h. ein gewisser Druckverlust ist immer zu verzeichnen. Daher gibt es einen Druckbehälter, der so bemessen ist, dass er den Druckverlust während eines Rennens ausgleichen kann.

<small>[ 02.04.2017, 18:23: Beitrag editiert von: Nicolaus ]</small>

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shuyuan
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Beitrag von shuyuan » So Apr 02, 2017 9:35 pm

Danke Arno Bild Bild

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