Joanneum-Racing 2cyl Motordesign

7/27/2019 Joanneum-Racing 2cyl Motordesign

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TECHNISCHE HCHSTLEISTUNGEN AUSFORMULA STUDENT

INNOVATIONEN DER GRAZER TEAMS

Motor und Getriebe


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Vorschau

ReglementAntriebsstrang

Antriebsstrang 2010 &2011

Konzept fr

Antriebsstrang 2012

Projekt bei/mitMercedes AMG

Auslegung des Motors Antriebsstrang 2012

Michael Resel Alexander Habermann


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Reglement Antriebsstrang 4-Takt Hubkolbenmotor

Vh 610 cm Luftrestriktor d = 20 mm (19 mm)

Drosselorgan -> Restriktor -> (Aufladeaggregat)-> Motor

kein E-Gas


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Anforderungsprofil Zuverlssigkeit

Fahrbarkeit Leistungsdaten

Gewicht Treibstoffverbrauch


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Konzeptentscheidung 2010

Konzept Effizienz

Leistung/

Moment Wartung Gewicht

Kompressor-Motor

Saugmotor

Kombinierte Aufladung

(Turbo + Kompressor)

Turbo-Motor


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Antriebsstrang 2010 1-Zylinder 450 cm

Turboaufladung MoTec ECU

Hydraulik


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450 cm ? Restriktor

Aufladung Gewicht

Downsizing

RsthAm 240

max,=&


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Entwicklung 450 cm E85

Verbrennung Kolben & Pleuel

Turbolader Ladungswechsel


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Kolben & Pleuel Brennraum-Design

Massenausgleich Spitzendruck > 120 bar


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Turbolader Anforderungen Unterdruck

Ansprechverhalten Druckverhltnis 2

Abgastemperatur 850 C


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Turbolader Garrett GT12 Aerocharger 53 Series


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lverlust 2 Kolbenringdichtungen

Druckdifferenz

Entwicklungsschleifen


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Turbolader-Entwicklung

originalLager-

gehuse

Ein-schweiteil

ausgedrehtesLager-

gehuse

fertigbearbeitetes

Gehuse

modifizierteDichtungs-

aufnahme


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Turbolader-lverbrauch Test @ 4000 U/min 60 kPa

original: 0,7 l/h

0,485 l/h

0,09 l/h

Entwicklungsstand 2011:0,065 l/h


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Ladungswechsel Auslassnockenwelle

0 120 240 360 480 600 7200,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

Kurbelwinkel ()

Ventilhub(mm)

Ventilerhebungskurven

Einlassnockenwelle

AuslassnockenwelleserieAuslassnockenwellekurz


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Ladungswechsel mgliche Steuerzeiten

0 120 240 360 480 600 7200,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

Kurbelwinkel ()

Ve

ntilhub(mm)

Ventilerhebungskurven


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Motorprfstand Abgas-

gegendruck Ventilber-

schneidung

Nocken-wellen

Turbolader


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Prfstand-Ergebnisse

max. Moment:

65 Nm @ 5500

7000 rpm

+55 %

max. Leistung:

49 kW @ 8500 rpm

+51 %

2500 3500 4500 5500 6500 7500 8500 9500 105000,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

Drehzahl (U/min)

Moment(Nm)/Leistung(kW)

Drehmoment / Leistung jrX vs Rotax 449

M_jrX

P_jrXM_Rotax 449

P_Rotax 449


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Ausschreibung Mercedes AMG

80 FS-Teams

Konzept fr FS-Motor


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Auswahlverfahren

80 FS

Teams

9 FSTeams

4 FSTeams

2 FSTeams

Herbst2010

Dezember2010

Jnner2011

Mrz2011

Konzepte anMercedes AMG

Assessment Centerbei MercedesAMG

Projektstart beiMercedes AMG

Auswahl von 9 aus 80Teams fr mgliche

Zusammenarbeit


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Konzeptfindung/Nutzwertanalyse


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Konzept AMG

2-Zylinder Reihenmotor

Getriebe & Differential integriert Trockensumpf

Direkteinspritzung

Turboaufladung

mittragend


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Assessment Tag Jnner 2010


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Zeitplan


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Ziele

Renneinsatz 2012 des FS133 am FS Bewerb England

Top Ten Platzierung Leistung 75 kW

Verbrauch


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Randbedingungen


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Randbedingung


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Auszug Datenblatt FS133

Bohrung 83 mm

Hub 55 mm

Hubraum 596 cmAbregeldrehzahl 7500 1/min

Verdichtungsverhltnis 10 bzw. 11

Mitteldruck 23 barmax. Znddruck 130 bar

max. Ladedruck 1,3 bar


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Ladungswechselsimulation


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Steuerzeitenauslegung

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

-280 -240 -200 -160 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240 280

Ventilhub

inmm

KW in

LWOT


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Ladungswechselsimulation

Versuch 1 Spreizungsvariation

ffnungszeitenvariation

Drehzahl: 6500 min-1

Ziel: Hchste Leistung

Versuch 2 Spreizungsvariation

Drehzahl: 3000 min-1

Ziel: Hchstes Drehmoment

0

1234567

89

10

-280-240-200-160-120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240 280

01234567

89

10

-280-240-200-160-120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240 280


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Steuerzeit

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

-280 -240 -200 -160 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240 280

Ventilhubinmm

Kurbelwinkel in

Einlass 185KW Auslass 185KW HDP Profil 138 Kolbenhub (mm)

LWOT


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Ventiltriebsdynamik

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

100 120 140 160 180 200 220 240 260

Nockenwinkel in

s (mm) v (mm/rad) a (mm/rad)

s,v a


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Kurbelwellenkrpfung/Zndfolge

gleichlaufend

360 - 360

gegenlaufend

180 - 540


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Kurbelwellenkrpfung/Zndfolge

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Drehmoment(Nm)

Leistung

(kW)

Motordrehzahl (min-1

)

Drehmoment gegenlaufend

Leistung gegenlaufend

Drehmoment gleichlaufend

Leistung gleichlaufend


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Massenkrfte Kurbeltrieb

Rotierende + oszillierendeMassen

-35

-15

5

25

45

-25 -15 -5 5 15 25

Fx in

kN

Fz in kN

unbalanced mass forcesrot. + osz. Massenkrfte


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Massenkrfte Kurbeltrieb

Rotierende + oszillierendeMassen

Ausgleich Kurbelwelle:

100% rotierendeMassen

50 % oszillierendeMassen

-35

-15

5

25

45

-25 -15 -5 5 15 25

Fx in

kN

Fz in kN

unbalanced mass forces

remaining mass forces

rot. + osz. Massenkrfte

Verbleibende Massenkrfte


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Ausgleichswelle

Reduzierung derMassenkrfte

Drehrichtung gegen

Kurbelwelle

-7

-2

3

8

13

-10 -5 0 5 10

Fx in kN

Fz in kN

without balancing shaftohne Ausgleichswelle


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Ausgleichswelle

50 % oszillierendeMassen

Massenkrfte 2.O

nicht ausgeglichen

-7

-2

3

8

13

-10 -5 0 5 10

Fx in kN

Fz in kN

without balancing shaft

with balancing shaft

ohne Ausgleichswelle

mit Ausgleichswelle


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Massenmomente

-1.000

-750

-500

-250

0

250

500

750

1.000

0 90 180 270 360

KW in

Massenmoment durch Ausgleichswelle Massenmoment durch KolbenseitenkraftSumme der Massenmomente durch Massenkrfte

-1.000

-750

-500

-250

0

250

500

750

1.000

0 90 180 270 360

KW in

FS 133 Rotax 450

Massenmome

ntinKurbelwellenachsrichtungin

Nm

Massenmome

ntinKurbelwellenachsrichtungin

Nm

Massenmoment durch AusgleichswelleMoment durch KolbenseitenkraftSumme der Momente


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Zugkraftdiagramm

0

1

2

3

4

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

FinkN

v in km/h

75 kW

1st gear

2nd gear

3rd gear

4th gear


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Documents

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