Frage von Brotschmalz, 41

Motorrad Kühlsytem Auslegung?

Moin Leute !

Ich bin Maschinenbaustudent und bin jetzt ganz neu dem Formula Student Team meiner Uni beigetreten. In diesem Team baut eine Gruppe von Studenten jedes Jahr ein Rennwagen zusammen um mit diesem gegen andere Unis anzutreten.

Ich bin zuständig für das Kühlsystem des Rennwagens und suche aktuell alle möglichen Informationen Tipps und Tricks die man beachten sollte. Der Motor ist ein GSX R 600 k3 aus einer Suzuki. Findet sich hier eventuell jemand der mit diesem Motor Erfahrungen hat ?

Ich hätte nämlich ein paar Fragen:

  1. Ich überlege die Kühlpumpe des Motors durch eine Elektrische zu ersetzen, damit diese beim Abschalten weiter läuft um ein Überhitzen im Stillstand zu verhindern. Was für ein Volumenstrom des Kühlmittels ist denn so in der Regel vorhanden??

  2. Welche Größe des Kühlers ist empfehlenswert ?

Sonstige Tipps nehme ich wie schon geschrieben gerne an bin auf Eute Antworten gespannt :)

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Hamburger02, Community-Experte für Auto, 22

Das ist eine Frage, die wir in der Vorlesung "Kolbenmaschinen" (Diplomhauptfach) ausführlich erörtert haben. Das Ergebnis:

Das Problem der Stauwärme wird im Allgemeinen völlig überschätzt. Das kommt daher, dass Fehler, wie z.B. ein gerissener Zylinderkopf, erst nach dem Abstellen des Motors bemerkt werden. Diese Fehler entstehen aber beim zu schnellen Warmfahren und nicht beim Abkühlen.

Der Grund ist einfach: schuld für Defekte sind in erster Linie Wärmespannungen, die die Festigkeit des Materials überschreiten. Diese entstehen vor allem dann, wenn der kalte Motor hoch belastet wird. Dann hat der Motorblock und das dicke Metall noch Umgebungstemperatur, während die Bauteile direkt um den Brennraum herum (Zylkopf, Auslassventile), sehr schnell ihre Betriebstemperatur erreichen. Es enstehen große Temperaturunterschiede, die dem Motor schaden.

Beim Abkühlen nach dem Betrieb nehmen die Temperaturunterschiede schnell ab, wodurch Wärmespannungen eher verringert als verstärkt werden. Lediglich bei Hochleistungsturbomotoren kann um den Turbolader herum ein schädlicher Wärmestau bilden.

Als Rennwagenbauer muss man eine Tatsache unbedingt verinnerlichen: Gewichtsreduktion bringt genauso viel, wie Leistungssteigerung des Motors. Daher muss jede technische Lösung unter dem Aspekt des Gewichtes gründlich beleuchtet werden. Eine zusätzliche Pumpe bringt zusätzliches Gewicht und ist deswegen Gift für die Performance. Deine Idee geht also in die völlig falsche Richtung. Dazu kommt, dass man das Problem mit dem Wärmestau auch einfach dadurch lösen kann, dass man den Motor nach einer hohen Belastung einfach 30 s im Leerlauf laufen lässt. Dann gibt es auch keine Stauwärme.

Deine Aufgabe muss es also sein, die vorhandene Lösung mit dem serienmäßigen Kühler daraufhin zu überprüfen, ob es auch leichter geht. Du kannst davon ausgehen: der serienmäßige Kühler passt, darauf haben die Entwickler schon geachtet. An dessen Kühlleistung kannst du dich orientieren und gucken, ob du einen Hochleistungskühler findest, der bei gleicher Kühlleistung weniger Gewicht bringt. Jedes Gramm Gewichtseinsparung ist wertvoll.

Bei einem Leistungsgewicht von etwa 3 kg/Ps (geschätzt) bedeuten 3kg Gewichtseinsparung so viel, wie 1 Ps mehr aus dem Motor.

Kommentar von Effigies ,

an dessen Kühlleistung kannst du dich orientieren und gucken, ob du einen Hochleistungskühler findest, der bei gleicher Kühlleistung weniger Gewicht bringt.

Da die GSX-R aber schon als Rennsportbasis konstruiert ist, wird da mit kleinem Aufwand/Budget  eher nix zu machen sein.

Wenn man den Kühler im Wagen optimal positioniert wird er etwas sauberer angeströmt als im Mopped, aber das wird auch ned die Welt ausmachen.

Kommentar von Hamburger02 ,

Da die GSX-R aber schon als Rennsportbasis konstruiert ist, wird da mit kleinem Aufwand/Budget  eher nix zu machen sein.

Das ist das Kreuz mit dem Rennwagenbau. Je mehr man das technisch mögliche ausreizen will, umso teurer wird jede kleinste Optimierung. Zur Verdeutlichung: bei einer Rundenzeit von 1:40 (100 s) ist eine Differenz zwischen 1. und 2. von 1 Sekunde eine andere Welt, obwohl es in der Performance nur 1% Unterschied ist. Das entspräche bei einem Bauteil von 1 kg eine Gewichtsersparnis von 10g. Wenn man gewinnen will, muss man zehntel Prozent suchen.

Wenn man den Kühler im Wagen optimal positioniert wird er etwas sauberer angeströmt als im Mopped, aber das wird auch ned die Welt ausmachen.

Die Welt nicht, aber aus vielen kleinsten Vorteilen kommt am Ende die Sekunde, die man zum gewinnen braucht. Die Suche nach der optimalen Position wird wohl eine Menge Diskussionen mit sich bringen. Außer dem Zuständigen für die Kühlung will den nämlich keiner haben. Überall sind die Dinger im Weg. Am unbeliebtesten sind sie bei den Aerodynamikern.

Kommentar von Hamburger02 ,

Danke fürn Stern.

Expertenantwort
von Effigies, Community-Experte für Motorrad, 37

Der Motor kann im Stand nicht überhitzen, da keine Energie mehr nachgeführt wird sobald der Motor stoppt. Die Temperatur fängt also augenblicklich an zu fallen, wenn die Verbrennung im Zylinder endet.

Eine elektrische Kühlpumpe bringt dir also nix, bringt nur unnötiges Gewicht.  Sinnvoller ist eine elektrische Belüftung des Motorraum, da der Motor eben seine Restenergie ned mehr über die Kühler sondern direkt in die Umgebung abgibt. Sonst könnten  externe Aggregate im Motorraum überhitzt werden die weniger Wärme ausshalten als der Motor selbst.  Da reicht aber ein einfacher  Axiallüfter.

Kommentar von Effigies ,

btw Gratuliere. Formula Student Team  is cool. ;o)

Antwort
von yamadt, 41

Vielleicht solltest du dich in einem Suzuki Forum umhören. :)

Kommentar von Effigies ,

Da wird er bei der Bäckerinnung mehr Erfolg haben. ;o)

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