Hubraum

Der Hubraum ${\displaystyle V_{h}}$ eines Zylinders mit kreisrundem Querschnitt[2] kann folgendermaßen berechnet werden:

${\displaystyle V_{h}=\pi \cdot r^{2}\cdot h,}$

wobei ${\displaystyle r}$ die halbe Zylinderbohrung und ${\displaystyle h}$ der Kolbenhub ist. Bei Maschinen, deren Kolben eine durchgehende Kolbenstange hat, wie zum Beispiel bei Dampflokomotiven üblich, muss zur Bestimmung des Hubvolumens die Querschnittsfläche der Kolbenstange beachtet werden, denn in diesem Bereich überstreicht der Kolben kein Volumen.

Der Hub ist der Weg, den der Kolben zwischen den beiden äußersten Stellungen zurücklegt, die als oberer und unterer Totpunkt bezeichnet werden.

Bei gleichen Parametern (Drehzahl und effektivem Mitteldruck) ist der Hubraum ein Indikator zum Vergleich der Leistung verschiedener Maschinen und eine der Kenngrößen eines Verbrennungsmotors.

Je nachdem, ob der Kolbenhub größer oder kleiner als die Zylinderbohrung (Durchmesser des Zylinders) ist, spricht man von einem Langhuber oder einem Kurzhuber. Sind Hub und Bohrung gleich groß, so spricht man von einem quadratischen Hubverhältnis.

Wichtige Größen:

${\displaystyle V_{h}=}$ Hubraum eines Zylinders

${\displaystyle V_{H}=}$ Gesamthubraum eines Motors

${\displaystyle V=}$ Verbrennungsraum

${\displaystyle V_{c}=}$ Verdichtungsraum (der Kleinstwert des Verbrennungsraums)

${\displaystyle Z=}$ Zylinderanzahl

${\displaystyle d=}$ Zylinderdurchmesser (Bohrung)

${\displaystyle r=}$ Zylinderradius (${\displaystyle =d/2}$)

${\displaystyle h=}$ Kolbenhub (auch Hubweg oder kurz Hub), üblich ist auch die Bezeichnung ${\displaystyle s}$

Kurzhuber erlauben wegen der größeren Zylinderquerschnittsfläche die Unterbringung größerer Ventile. Sie haben – bei gleicher mittlerer Kolbengeschwindigkeit, gleichem mittleren Arbeitsdruck und gleicher Leistung – im Vergleich zu Langhubern eine höhere Nenndrehzahl bei kleinerem Hubraum, sind also leichter und werden daher überwiegend in Sportwagen und Motorrädern verwendet.

Langhuber ermöglichen eine bessere Brennraumgestaltung und eine bessere Verbrennung.

Im Allgemeinen ähnelt der Brennraum kurz nach der Zündung, also dann, wenn das Gas am heißesten ist, einem flachen Zylinder, hat also eine große Oberfläche im Verhältnis zum Rauminhalt. Je kleiner die Zylinderbohrung und je länger der Hub ist, desto weniger flach ist die Form des Brennraums zu diesem Zeitpunkt, desto kleiner ist die Brennraumoberfläche und desto geringer sind die Wärmeleitungsverluste durch sie.

Langhuber haben deshalb einen geringfügig höheren Wirkungsgrad.

Die Tendenz im Kfz-Bau geht zunehmend zu kleineren und damit leichteren Motoren, da diese aufgrund der kleineren Wärmeübergangsflächen bei gleicher Leistung geringere thermische Verluste aufweisen. Dies bedeutet jedoch nicht zwangsläufig einen schlechteren Wirkungsgrad großvolumiger Motoren.

• Verdichtungsverhältnis ${\displaystyle \epsilon }$ bezeichnet das Verhältnis der Volumina im Zylinder vor und nach der Verdichtung.

1. Deutsche Norm DIN 1940 Verbrennungsmotoren; Begriffe, Zeichen, Einheiten. Ausgabe März 1958.
2. Bei manchen Motoren weicht die Form des Kolbenquerschnitts deutlich von der Kreisform ab (Ovalkolben, Arenakolben, z. B. beim Motorradmotor Honda NR 750).

• Hans Jörg Leyhausen: Die Meisterprüfung im Kfz-Handwerk Teil 1. 12. Auflage, Vogel Buchverlag, Würzburg 1991. ISBN 3-8023-0857-3.
• Peter Gerigk, Detlev Bruhn, Dietmar Danner: Kraftfahrzeugtechnik. 3. Auflage, Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig 2000. ISBN 3-14-221500-X.
• Max Bohner, Richard Fischer, Rolf Gscheidle: Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik. 27. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 2001. ISBN 3-8085-2067-1.