Jetzt ist es soweit, der eigentliche Teil meiner RS660 Analyse
Im Ventiltrieb gibt es zwar gewisse Schwerfälligkeiten, aber das ließe sich mit etwas Zuwendung ohne Schwierigkeiten abändern. Ich persönlich würde vergrößerte Titanventile einsetzten und die Nockenprofile schärfer neu auslegen, aber das ist eine andere Baustelle, es soll hier nur um den Ist-Zustand gehen.
Fangen wir doch erstmal damit an, wie ich auf dieses Thema gekommen bin. Die RS660 wurde auf der EICMA angekündigt und wie alle anderen auch, dachte ich mir, das wird die Twin-Racing Szene ganz schön auf den Kopf stellen. Als sie dann endlich ausgeliefert wurde, gab es auch schnell die ersten Leistungsmessungen.
Quelle: Gabro Racing Italy
Und die Ergebnisse fand ich erstmal merkwürdig. Nicht nur wegen den lediglich 87PS am Hinterrad. Mit Verlustleistung(grün) sollen es dann doch knappe 100PS sein, was ich etwas unglaubwürdig fand. Die normalen Twins haben um die 6-7PS Verlust zum Hinterrad und hier soll es plötzlich das doppelte sein? Zumindest wurden Ergebnisse um die 87PS am Rad von mehreren Seiten bestätigt, was der Motor wirklich produziert ist erst einmal Nebensache. Um was es mir geht ist der Verlauf von Drehmoment und daraus resultierend die Leistung. Angegeben ist sie von Werk aus mit nur 67Nm (101,5Nm/l), was für einen Sportler mit solchen technischen Daten (13er Verdichtung etc.) schon recht wenig ist. Und dafür braucht es auch noch 8500/min um auf dieses niedrige Drehmoment zu kommen, bei mittlerer Drehzahl ist es nochmal deutlich weniger. Kein Wunder, dass die RS über 4sek auf 100km/h braucht, die durchschnitte Leistung über das ganze Drehzahlband ist einfach zu gering, um die Gesamtmasse schneller zu beschleunigen. Obwohl der erste Gang bis 100km/h eigentlich optimal wäre dafür. 100PS ist ja auch nur die Angabe der Spitzenleistung und wenig Drehmoment bei viel Drehzahl, ergibt eben auch "viel" Leistung. Das sagt allerdings nicht viel über das Verhalten vor diesem Betriebspunkt aus.
Nehmen wir zur Verdeutlichung eine 130PS 600er und eine BMW GS1200LC mit auch 130PS. Beide geben bei ihrer Nenndrehzahl die gleiche Leistung ab, wenn man allerdings bei normalen 5000/min dahinfährt und schlagartig Vollgas gibt, dann steht bei der BMW der dreifache Schub am Rad an, nicht nur der doppelte. Die RS660 leidet quasi an der 600er-Krankheit, aber wieso ist das so? 100PS auf 660ccm sind eine Literleistung von 150PS, also noch lange nicht überzüchtet.
Ich wollte es dann etwas genauer wissen und die RS660 mit etwas vergleichen, was ich wirklich gut kenne und dementsprechend einordnen kann. Was bietet sich da besser an als ein Motor, der von mir stammt? Ein Twin aus dem Mittelfeld vom Cup. Keine Ausgeburt an Leistung, soll aber gut anschieben, sagt der Fahrer. Die Einspritzung misst ja auch nur 39mm, was soll da schon groß rauskommen? Die Aprilia hat mächtige 48mm (+52% Fläche) Drosselklappen und wird den Minitwin sicher pulverisieren...
Dem war aber nicht so, dabei hatte mein Motor-Fahrzeug sogar Leistungsfressende Slicks montiert und die RS harte Straßenreifen. Trotzdem gibt sich die Leistung am Hinterrad nichts in der Höhe, aber sehr wohl im Verlauf. Bei der Straßen Aprilia fehlen in der Mitte satte 35% an Leistung am Rad, das ist ein ganzes Universum weniger. Das ist wie 200PS gegen nur 130PS antreten zu lassen in diesem Punkt.
Ich dachte mir dann, nagut es ist ein EURO5 Straßen Moped, vorne und hinten zugestopft, was will man da auch groß erwarten? Soll man mal nicht so eng sehen.
Kurz nach der Einführung wurde ja die reine Rennversion Trofeo mit sogar 105PS angekündigt, wow!
Jetzt hat aber keiner mehr eine Chance, offene SC-Project Auspuffanlage, Rennmapping, leichter, schöne Verkleidung etc. Vielleicht können wir Leistungslosen uns ja noch im Windschatten halten, aber das war's dann wohl für die meisten Normalnutzer. Dann habe ich den ersten Lauf dieser sündhaft teuren Schönheit gesehen...
Da ist ja kaum ein Unterschied zur Straßen Version
Die Umrechnung in Drehzahl und mit Drehmoment kommt gleich. Wenig Druck und in der Mitte ein riesen Loch. Wie kann das sein? Es wurden sogar die AFR Werte mitgeschrieben, am Gemisch liegt es schon mal nicht. Bei voller Drehzahl sind es bei dieser Messung 89PS am Hinterrad, jedoch bei der halben (85km/h) nur 39PS (!). Selbst mein Mittelklasse 39mm Einspritzung Twin von eben hat da 55PS bei dieser Drehzahl. Und das ist eben genau der Punkt, womit man aus der Kurve rauskommt. So war das letzte Saison auch zu beobachten, selbst nur wenig getunte Fahrzeuge sind der RS nach der Kurve davongefahren.
Jetzt fehlt nur ein Vergleich zu einem ebenfalls starken Motor. Ihr könnt Euch sicher noch an meinen Shower Düsen Motor von 2019 erinnern
KLICK. Der hat zumindest eine TwinCup Meisterschaft gewonnen und in Endgeschwindigkeit und Durchzug war sie nicht gerade schlecht, inzwischen ist sie leider verkauft worden.
Beide Fahrzeuge wurden zwar nicht am selben Ort gemessen, aber beide zumindest auf einem Dynojet 250i Prüfstand am Hinterrad. Die unglaubwürdige Rechnung zur Motorleistung spielt hier also nicht mit rein. Ich habe das mal auf Drehzahl und Drehmoment geplottet.
Der Unterschied ist immer noch ziemlich groß und das dürfte eigentlich nicht sein, die SV gibt über das benutzte Drehzahlband im Durchschnitt 11% mehr Leistung ab und um eine Masse zu beschleunigen, da braucht es eben die entsprechende Leistung. Dabei die SV ist ein komplett unterlegenes Motor Konzept. Der Zylinderkopf stammt von der SV400 (1998 in Japan) und hat dadurch Miniatur Ventile, die auch noch so eng beieinanderstehen, dass man keine richtig scharfen Nocken einbauen kann. Außerdem sind ihre Tassenstössel so klein, dass da auch nicht viel möglich ist. 26mm und die RS hat 33mm Durchmesser.
Und trotzdem verliert die RS über den ganzen Globus gegen die anderen Minitwins. Hab gerade erst ein Video von der MotoAmerica geschickt bekommen, wo eine R7 einfach auf der Geraden an 3x RS660 vorbeifährt. Und den Motor der Yamaha sehe ich sogar noch kritischer als die SV.
Mein Interesse war geweckt, förmlich entbrannt. Es muss Gründe dafür geben und diese wollte ich herausfinden. So kam es dazu, dass die RS zerlegt wurde. Jedoch brauchte ich noch ein passendes Vergleichsobjekt, das wirklich die besagte Leistung aufs Parkett bringt. Und da bin ich auf die BMW S1000RR gekommen. 50PS pro Zylinder, auch 48mm Drosselklappe, Kolben lediglich 1mm kleiner und Ventile nur 0,5mm größer. Passt wie die Faust aufs Auge. Denn die RR (K46 Modellbezeichnung) brachte über 10 Jahre beständig um die 199-207PS (Motor) auf die Rolle und das mit einem schön breiten Drehzahlband.
Während meiner Recherche habe ich dann aber öfters gehört, man könne das nicht vergleichen, denn die BMW hat nur 250ccm und dreht sehr hoch, während die Aprilia 330ccm hat und deutlich weniger dreht. Ich meinte zwar 50PS sind 50PS, aber so leicht sind nicht alle zu überzeugen. Von daher gehen wir einen Schritt zurück. Wie werden Flugzeuge entwickelt im Windkanal mit beispielsweise einem 20:1 Maßstab? Klar, man könnte die Luft im Kanal auf 20-fachen Druck setzen, um die Bedingungen gleich zu halten. Aber praktikabel ist das nicht. Bessere Frage, wie werden denn Schiffe als Modell im Wasser getestet? Flüssigkeit kann man bekanntlich nicht gerade gut verdichten.
Quelle: Süddeutsche Zeitung
Ganz einfach, mit der sogenannten Reynolds Zahl. Das ist eine Dimensionlose Zahl welche das Verhältnis von Trägheits- zu Zähigkeitskräften in einem Medium beschreibt, in Bezug auf Geschwindigkeit und Länge/Größe. Damit lässt sich auch einschätzen, ab wann ein Medium von laminarer Strömung zu turbulent übergeht. In einem Rohr geschieht das im Normalfall ab einer Zahl von 2300, was bei Motoren schon im Standgas überschritten wird, man kommt schnell auf mehrere Zehntausend. Das ist auch gut so, um den Kraftstoff schon frühzeitig mit dem Sauerstoff zu vermischen. Wenig Turbulenz bedeutet Verschlechterung in den Verbrennungseigenschaften und damit auch im Output. Es darf nie das Ziel sein, eine schlechte Vermischung mit einem sehr frühen Zündzeitpunkt zu kompensieren. Dazu später mehr. Also warum kann man die zwei Motoren jetzt gut vergleichen?
Beide Motoren werden mit dem gleichen Medium betrieben, beide haben so ziemlich dieselbe Ventil- und Kolbengröße, beide haben ziemlich gleich lange Einlass Öffnungszeiten, also bleibt als Variable der Reynoldszahl nur noch die Gasgeschwindigkeit.
Die RR hat ihre Leistung bei 13500/min und die RS660 bei 10500. Das sind zufällig für beide eine mittlere Kolbengeschwindigkeit von 22,3m/s und damit kommt man durch die fast gleichen Kolben auch bei so ziemlich der selben mittleren Gasgeschwindigkeit heraus (wenn man die Dynamik außer Acht lässt, denn alles hat einen Einfluss aufeinander). Somit ist es ein ganz klares Ja, das kann man vergleichen. Der eine Motor muss 250ccm in kurzer Zeit durch den Kanal saugen, der andere 330ccm und hat dafür mehr Zeit, die Nenngeschwindigkeit ist allerdings ziemlich gleich und damit auch die Reynoldszahl.
Bei der Untersuchung ging es zuerst ging es an die offensichtlichen Punkte, vielleicht hat die Aprilia ja eine mickrige Nockenwelle verbaut und es liegt daran? Also direkt mal vermessen.
Nein, daran liegt es nicht. Öffnungsdauer ist die selbe und die RS hat sogar 1mm mehr Hub als die BMW. 10,5mm Hub, da würden viele Twins davon träumen. Also musste tiefer gegraben werden. Die zwei Köpfe kamen auf meine Flow Bench.
Wow! Für alle die nicht so oft Flow Bench Diagramme betrachten, das ist ein enormer Unterschied. Normalerweise sind ähnliche Kanäle fast Deckungsgleich. Jetzt weiß man zwar immer noch nicht woran es liegt, aber das ist ein heißer Anhaltspunkt. Nur kann man die Kanäle kaum von außen vergleichen oder gar vermessen. Wie gut, dass es CAD Programme und 3D Scanner gibt. Es wurden also beide Einlässe digitalisiert.
Sehr hübsches und vorallem Detailreiches Modell geworden (Scanauflösung 10µ). Bedarf aber viel Nacharbeit bis es so aussieht, denn es ist aus unzähligen Einzelscans von allen Seiten zusammengesetzt und wird erst nachträglich zusammengerechnet.
So sehen dann die zwei Modelle aus.
Man erkennt optisch schon einen Unterschied, aber das hilft nicht groß weiter. Die Modelle mussten übereinandergelegt werden. Das ist leider leichter gesagt als getan, denn die Ventile stehen in anderem Winkel zum Kanal, einfach konzentrisch setzten klappt leider nicht. Es mussten also ein paar mehr Abhängigkeiten gesetzt werden, was viele Skizzen zur Definition bedarf, denn es sind nur Freiformen mit unzähligen Punkten (STL Model)
Auch im übereinander gelegten Zustand erkennt man noch nicht wirklich viel, selbst wenn man ins Innere mit Schnitten blickt. Man sieht aber schon einen Hohlraum an der Seite.
Wenn man die Kanäle allerdings einfärbt, dann erkennt man es besser. Der Kanal der RS660 ist weit größer als von der RR. Der Bereich hinter dem Ventil ist bei der BMW schön geformt wie eine öffnende Tulpe, aus aerodynamischer Sicht sehr schön. Die RS ist in diesem Bereich eher lieblos gestaltet und erinnert mich sehr stark an die Suzuki TL1000S.
Aber auch diese Ansicht brachte noch keine Zahlen auf den Tisch, um die Unterschiede quantifizieren zu können. Deshalb musste aus der hohlen STL Hülle ein echter Volumenkörper werden, um damit arbeiten zu können. Hört sich nach einem Mausklick an, war aber für den Rechner jeweils eine Nacht rechnen pro Modell. Über die ursprüngliche Hülle wurde ein neues Mesh, mit möglichst wenig Abweichung gelegt und das dann mit Volumen aufgefüllt. Das kam dabei raus und konnte auch als Negativ wieder zu einem echten Kanal gemacht werden.
Somit konnten die Kanäle in Scheiben geschnitten und miteinander verglichen werden. Dazu ein ziemlich aussagekräftiges Beispiel.
Der RS Kanal ist an der Stelle deutlich größer. Das ist so, als wenn man ein 40mm Loch im Einlass hat und muss es beim Bearbeiten auf beiden Seiten um 3mm vergrößern. Das würde sich ziemlich unnatürlich anfühlen und sehr lange dauern. Das macht man normalerweise nicht und ist erstmal verwunderlich warum das so ist.
Somit kommt man zur finalen Gegenüberstellung vom Kanalvergleich. Zwischen den fast gleich großen Ventilen und Drosselklappen spielen sich ganz schön große Unterschiede ab.
Was mir als erstes auffällt, der BMW K46 Einlasskanal ist an der engsten Stelle sogar kleiner als der von der Aprilia. Wenn man an die Flow Bench Messung denkt, dann geht bei der BMW aber trotzdem deutlich mehr durch, als bei der RS. Was sich erstmal widersprüchlich anhört, ist aber die Wahrheit. Der RR Einlass hat deutlich bessere aerodynamische Eigenschaften (Strömungs-Koeffizient) als die RS. Das hat doppelte Vorteile, denn auch bei wenig Drehzahl/Gasgeschwindigkeit herrscht in dem Kanal eine höhere Turbulenz, was wieder eine bessere Gemischbildung zur Folge hat. Was als nächstes auffällt, die BMW hat nach der Drosselklappe (und auch davor, wenn man sich die Einspritzung ansieht) eine stetige Verkleinerung/Beschleunigung im Kanal. Keine Sprungstellen oder zu schnellen Verengungen und das ist auch gut so. Die engste Stelle im Kanal hat die Fläche eines 37mm Loches. Würde man direkt hinter der 48mm Drosselklappe eine 37mm Blende einbauen, dann ist das wie damals bei 34PS Blendendrosseln. Durch dieses Loch könnte dann nur ungefähr 60% durchströmen, von dem was der Kanal jetzt schafft (Siehe Koeffizient Messblende). Und genau das ist ein Punkt, den ich an der Aprilia kritisch sehe, der Kanal ist erst zu groß und fällt dann zu schnell ab und das erzeugt Widerstand. Diese Größe des Kanals ist auf jeden Fall nicht gut für das mittlere Drehzahlband, kann aber bei voller Drehzahl gut funktionieren, Betonung auf kann.
Jetzt bleibt aber noch eine große Frage offen, was soll diese Gerade da oben bei der Aprilia? Der Querschnitt ändert sich über einen langen Bereich nicht, das ist unnatürlich. Kenne ich in dieser Form bei keinem anderen Sportler. Da kommen wir wieder zu den Kosten, Aprilia hat höchstwahrscheinlich in der Entwicklung gespart. Ich gehe mal davon aus, der Kanal stammt von der RSV4, da kann er auch bestimmt gut funktionieren meiner Meinung nach. Die RS660 arbeitet aber bei geringeren Drehzahlen und braucht deshalb einen längeren Ansaugweg. Was macht man da? Ihr seht es auf den Bildern, man macht einen langen, gleichbleibenden Gummi Schlauch als Ansaugstutzen. Und leider sind die Drosselklappen so groß und eng zusammen, dass man keinen Platz hat nach oben hin größer zu werden und schöne Trichter zu modellieren. Für die RSV4 ist das mit der Kürze und den variablen Ansaugtrichtern kein so großes Problem, mit der benötigten Länge der RS660 aber schon. Ein gleichbleibender Querschnitt erzeugt nur eine sich vergrößernde Grenzschicht und Widerstand (Siehe ER6 Einlass Messung). Und so kommt es, dass ein Einlasskanal, welcher eigentlich gemacht wurde um bei hohen Drehzahlen ein Viertel von 217PS zu generieren und das mit variablen Trichtern, Shower Injection, Auspuffklappe und echter Aprilia Racing Technologie bestimmt auch gut erfüllt, so kommt es, dass diesem Kanal einfach nur ein langer und gleichbleibender Schlauch aufgesetzt wird. Der Flow ist darüber nicht gerade happy.
Ich würde den Einlasstrakt nicht so auslegen, dass er erst langer Teil fast gleich bleibt im Querschnitt und dann so schnell zusammen geht. Andere Hersteller sehen das wohl ähnlich, keine gleichbleibenden Sektoren auf diese Länge einzubauen. Schlechter Druck in der Mitte und nicht gerade überragende Leistung oben raus, sprechen eine deutliche Sprache. Und das ist nur das Volllast Diagramm, im Teillast Bereich wird das Ganze ja noch schlimmer.
Natürlich gibt es auch einige Punkte welche man an der RS verbessern könnte mit Änderungen, aber das ist nicht das Thema hier. Leider lässt sich die Einspritzung kaum näher dran setzen, wegen dem DriveByWire Gehäuse. Wäre es mein Motor und ich würde es ernst damit meinen, dann würde ich die Kanäle aufschweißen und deutlich kleiner gestalten, inkl. eines in die Gasbeschleunigung mit eingebundenen Ansaugstutzen (wie bei den meisten Motoren).
Ich möchte noch einen letzten Vergleich anstellen. Wie wir jetzt wissen, sind die K46 und die RS über die Reynoldszahl gut vergleichbar und das kann man in der mittleren Kolbengeschwindigkeit ausdrücken (bei ähnlichem Pleuelstangen Verhältnis). In diesem Fall möchte ich das Literdrehmoment (Mitteldruck, Füllungsgrad abhängig) der beiden Motoren vergleichen. Denn per Hersteller Definition haben ja beide Fahrzeuge 50PS pro Zylinder bei der gleichen Kolbengeschwindigkeit. Also nehme ich die gemessene MOTORleistung bzw. das Drehmoment (Hinterradmessung würde noch schlimmer im Vergleich aussehen, wollen wir mal nicht so gemein sein...) von Gabro Racing und einem der unzähligen K46 RR Messungen.
Jetzt werden manche sagen, das ist unfair einen Twin mit einem 4Zyl zu vergleichen. Und ja, das stimmt ein klein wenig, denn die RR kann die überlappenden Auspuffpulse besser nutzen als ein Twin. Die Moto3 Einzylinder kommen aber auch auf 120Nm pro Liter, ganz so ist es ja nicht. Von mir aus ziehen wir 5% ab, aber das hilft der RS660 immer noch nicht viel weiter. Ihr Output ist weder in der Mitte noch bei hoher Drehzahl wie es sein sollte. Und da stellt sich die Frage, die Trofeo Version kostet mit Überführung und allem Drum und Dran 18000€ (meines Wissens), ist sie das wirklich wert? Das muss natürlich am Ende der Käufer entscheiden. Ich persönlich hätte mir gewünscht, dass Aprilia mehr Entwicklungsarbeit in die RS660 gesteckt hätte, dann hätte auch deutlich mehr vom Potenzial ausgeschöpft werden können.
Das wird wohl für eine längere Zeit mein letzter größerer Bericht sein, da ich meinen Master Fahrzeugtechnik mit Schwerpunkt Motorentechnik begonnen habe. Von daher bedanke ich mich für die Treue und hoffe wir sehen uns eines Tages in alter Frische wieder
, da bin ich dafür !!!!
