3.1 Antriebsmaschinen - Verbrennungsmotor Flashcards
Aufbau eines Motors (Bsp. Diesel)
meist 4-Takt
Vergleich Otto- und Dieselmotor
Prozesse
Re-/Ideal
Vergleichsprozesse
Carnot-Prozess
Seiliger-Prozess
Carnot-Prozess
kontinuierlichen Umwandlung von Wärme in mechanische Arbeit zwischen zwei vorgegebenen Temperaturgrenzen mit bestmöglichen Wirkungsgrad
- 1-2 adiabate Verdichtung
- 2-3 isotherme Verbrennung
- 3-4 adiabate Expansion
- 4-5 isotherme Verdichtung
Seiliger-Prozess
- 1-2 adiabate Verdichtung
- 2-3 isochore Verbrennung
- 3-4 isobare Verbrennung
- 4-5 adiabate Expansion
- 5-1 isochore Öffnung Auslassventil
Seiliger-Prozess
Keine vollständige Expansion der Gase, da
Seiliger-Prozess
Sonderfälle
- Otto-Motor
- Gleichraum – Prozess
- Diesel-Motor
- Gleichraum – Gleichdruck – Prozess
- Schnell laufender Motor (Pkw-, Lkw-Diesel)
Thermischer Wirkungsgrad nth des Seiliger-Prozesses, ermittelt unter der Voraussetzung idealer Gase, eines vollständigen Ladungswechsels sowie wärmedichter Zylinder
Grundlagen realer Prozesse
- Liefergrad
- Verdichtungsverhältnis
- Treibstoffe
- Motorleistung
- Indizierte Leistung
- Effektive Leistung
- Leistungssteigerung
- Messung der Motorgrößen
Liefergrad
Einlass öffnet: Restgase (400 – 600 °C, geringer Überdruck) dehnen sich zunächst im Ansaugsystem aus, bevor Frischgas angesaugt wird.
Reale Druckverläufe in einem Otto- und Dieselmotor nach dem 4-Takt- Verfahren.
Vergleich Wirkungsgrad
DL = Diesel langsam, DS = Diesel schnell, O = Otto
Prinzip der Aufladung mit Abgas-Turbolader
Schema
Prinzip der Aufladung mit Abgas-Turbolader
real
Otto-Kraftstoff
Diesel-Kraftstoff
Motorleistung hängt ab von
- p-V-Diagramm
- Zahl der Arbeitsspiele je Zeiteinheit a
- Zahl der Zylinder z
Unterscheide: Indizierte und effektive Leistung
Indizierte Leistung
- im Brennraum freigesetzt
- Verdrängungsarbeit (äußere Arbeit) bei Zustandsänderung eines Gases
- W1 Gewinn (Verbrennung)
- W2 Verlust (Ladungswechsel)
Effektive Leistung
- Reibleistung (Kolbenringe, Lager)
- Nebenantriebe (Steuerung, Zündung, Lüfter, Lichtmasch.)
Wirkungsgradkennfelder für Otto (nicht aufgeladen) und Diesel (aufgeladen)
Messung der Motorgrößen
Durch technische Verbrennung frei werdende Schadstoffe und ihre Wirkung auf Mensch und Natur
- CO Kohlenmonoxid (*)
- CmHn Kohlenwasserstoffe
- NOx Stickoxide
- CO2 Kohlendioxid (*)
- O3 Ozon
- SO2 Schwefeldioxid
- Ruß (*)
(*) direkt unschädlich für Natur, für Menschen alles schädlich
Waldsterben
Dieselmotor
Emissionen Vor- & Nachteile
bei Teil- und Vollast Vorteile
Nachteile: Partikel- und Schwefelausstoß
Motorische Maßnahmen beim Ottomotor
Minderung CO, CmHn, NOx auf diesem Wege begrenzt möglich durch Optimierung
- Gemischbildung
- Zündung
- Steuerzeiten
Schichtlademotor mit Direkteinspritzung, FSI-Motor (Fuel Stratified Injection).
(Otto)
genaue Positionierung des Gemisches im Bereich der Zündkerze zur Zündung
Motorische Maßnahmen beim Dieselmotor
- Verbrennungsverfahren
- Deutliche Verminderung des NOX-Ausstoßes durch Abgasrückführung (AGR)
- Partikelausstoß
Abgasrückführung:
Zur Erfüllung der derzeitigen und geplanten gesetzlichen Grenzwerte bei
Nachbehandlung mit Katalysator
- Katalysator ist Wirkstoff, der Reaktionsgeschwindigkeit bei chem. Vorgängen erhöht, ohne dabei verbraucht zu werden.
- Hochwarmfestes Edelstahlgehäuse mit
- Trägerkörper (große innere Oberfläche)
- Zwischenschicht auf Oberfläche von Trägerkörper (Vergrößerung Oberfläche)
- Katalysatormaterial (Kontaktmaterial) auf Zwischenschicht (Edelmetalle Platin und Rhodium)
Dreiwegekatalysator
- Ottomotor
- heute standardmäßig eingesetzt
Prinzip einer Lambda – Regelung
SCR-Katalysatoren (Selective Catalytic Reduction)
„AdBlue“ (=Harnstoff-Wasser-Lösung) eingesprüht
Anmerkungen zu Katalysatoren beim Dieselmotor
- Alterung wie bei Ottomotor, jedoch hier zusätzlich Rußproblem
- Praktisch rußfreier Betrieb erreichbar durch Rußfilter (z.B. Keramikfilter) oder hohen Luftüberschuss
Vergleich Dieselmotor mit Oxidationskatalysator und Ottomotor mit Dreiwegekatalysator
Schlussbemerkung zu Motor mit Nachbehandlung
