5.Verbrennungsmotoren II Flashcards

Question 1

Q

Kerzenflamme und Gasflamme

Die homogene Verbrennung im Ottomotor ähnelt welche Prinzip?

Answer

A

Prinzip der vorgemischten Flamme (Gasflamme)

—> siehe Folie 4

Question 2

Q

Kerzenflamme und Gasflamme

Die Verbrennung im Dieselmotor ähnelt welchem Prinzip?

Answer

A

Prinzip der Diffusionsflamme (Kerzenflamme)

—> siehe Folie 4

Question 3

Q

Ottomotor Bsp.
„Äußere Gemischbildung, Saugrohreinspritzung“

—> siehe Abb. Folie 5!!! (Beschriftung)

Question 4

Q

Ottomotor Bsp.
„Äußere Gemischbildung, Saugrohreinspritzung“

Wie berechnet man das Luftverhältnis lambda?

Answer

A

Luftverhältnis (Lambda) =

zugeführte Sauerstoffmenge
/
stöchiometrischer Sauerstoffbedarf

Question 5

Q

Was versteht man unter dem stöchiometrischen Sauerstoffbedarf?

Answer

A

Sauerstoffbedarf, der für eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes notwendig ist

Question 6

Q

Verbrennung beim Ottomotor

—> siehe Abbildung Folie 6!! (Beschriftung)

Question 7

Q

Verbrennung beim Ottomotor

Im Diagramm auf Folie 6 sieht man den Zündbereich für Kraftstoff/Luft-Gemisch.

In welchem Luftverhältnis-Bereich (lambda-Bereich) liegt er?

Answer

A

0,6 <= lambda <= 1,4

Question 8

Q

Im Diagramm auf Folie 6 ist die Auswirkung des Zündfunkens gekennzeichnet.

Was bewirkt der Zündfunken?

Answer

A

Bewirkt Anhebung der Temperatur am Ende des Kompressionshubs (Tc) auf die Zündtemperatur (Tmin)

Question 9

Q

Zündung des Ottomotors

—> Abbildung Folie 7 (Beschriftung) !

Question 10

Q

Zündung des Ottomotors

Aufgaben der Zündeinrichtung: ?? (2)

Answer

A

Bereitstellung ausreichender Zündenergie an der Zündkerze

- Sicherstellen des optimalen Zündzeitpunktes in allen Betriebspunkten

Question 11

Q

Zündkerzengesicht

Anhand des Kerzengesichts können Rückschlüsse auf die ?? gezogen werden.

Answer

A

Verbrennung

Question 12

Q

Zündkerzengesichter

—> normal 
—> verrußt
—> verölt 
—> Verbleiung 
Jeweils mit Abbildung und Text auf Folie 8!

Verrußt, Verölt, Verbleiung sind jeweils Zeichen einer ??

Answer

A

fehlerhaften Verbrennung

Question 13

Q

Zündung des Ottomotors

Zeichne den Aufbau des Zündkreises!

Answer

A

Siehe Folie 9

—> mit Spannungsverlauf!

Question 14

Q

Zündung des Ottomotors

Gegenüber der einfachen Vorzündung früherer Zeiten haben wir heute ein 3-dimensionales ??

Answer

A

Zündwinkelkennfeld (Last über Drehzahl)

—> siehe Folie 9

Question 15

Q

Ottomotor: Zylinderdruckverläufe in Abhängigkeit vom Zündzeitpunkt

—> siehe Folie 10!!!

Question 16

Q

Ottomotor: Zylinderdruckverläufe in Abhängigkeit vom Zündzeitpunkt

Durch was wird der Prozess gesteuert bzw. mit was wird der optimale Verlauf (Zylinderdruckverlauf) herausgefunden?

Answer

A

Klopfsensor

Question 17

Q

Nenne Einspritzsysteme für Ottomotoren: ??

Answer

A

Saugrohreinspritzung (zentral)
Saugrohreinspritzung (vor jedem einzelnen Zyliner)
Direkteinspritzung (direkt in den Brennraum)

—> siehe Folie 11!!!

Question 18

Q

Ottomotor - Saugrohreinspritzung

Einspritzventil EV6
—> Abbildung Folie 12 links (Beschriftung)

Schema einer LH - Jetronic-Anlage
—> Abbildung siehe Folie 12 rechts (Beschriftung)

Question 19

Q

Ottomotor - Saugrohreinspritzung

Saugrohreinspritzung für ?(1)?
Gemischbildung während ?(2)?
Lastregelung über ?(3)? oder variable ?(4)? (Doppel-VANOS)

Answer

A

(1) Homogenbetrieb
(2) Einströmung
(3) Drosselklappe
(4) Nockenwellensteuerung

Question 20

Q

Ottomotor: Saugrohreinspritzung

Animation der 4 Takte!
—> Video 6:50min

Question 21

Q

Ottomotor:

Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung

Bei der Direkteinspritzung: Gemischbildung mittels ??

Answer

A

Mulde und Wirbel

—> siehe Folie 15 (+16)

Question 22

Q

Ottomotor-Direkteinspritzung

Die unterschiedlichen Arten der Ottomotor-Direkteinspritzung.

Beim ?(1)? Verfahren wird die aus dem Einspritzstrahl resultierende Gemischwolke über eine entsprechende Verformung (“Nase”) im Kolben zur Zündkerze geleitet.

Beim ?(2)? Verfahren übernimmt diese Aufgabe ein dem Einspritzstrahl entgegen gerichteter Tumble (das ist ein Luftwirbel um eine horizontale Achse), der über die Geometrie der Einlasskanäle und Ventile beim Einströmvorgang in den Brennraum erzeugt werden muss.

Beim ?(3)? Verfahren liegen Einspritzventil und Zündkerze schließlich sehr dicht beieinander, und die Steuerung der Gemischbildung und damit die Sicherstellung eines zündfähigen Gemisches an der Zündkerze kann ausschließlich über den Einspritzstrahl selbst erfolgen.

Answer

A

(1) wandgeführten
(2) luftgeführten
(3) strahlgeführten

—> siehe Abb. Folie 16

Question 23

Q

Ottomotor-Direkteinspritzung

Nenne die unterschiedlichen Arten der Ottomotor-Direkteinspritzung! (3)

Answer

A

luftgeführtes Verfahren
wandgeführtes Verfahren
strahlgeführtes Verfahren

Question 24

Q

Zusammenfassung und Vergleich der Direkteinspritzung ggü. der Saugrohreinspritzung (indirekte Einspritzung)

https://www.kfztech.de/kfztechnik/motor/otto/direkteinspritzfazit.htm

Durchlesen!

Question 25

Q

Zusammenfassung und Vergleich der Direkteinspritzung ggü. der Saugrohreinspritzung (indirekte Einspritzung)

Bewerte Direkteinspritzung und Saugrohreinspritzung anhand folgender Punkte:

1) Wo findet Einspritzung statt?
2) Wo befindet sich das Einspritzventil?

(…)Rest siehe Quelle: https://www.kfztech.de/kfztechnik/motor/otto/direkteinspritzfazit.htm

Answer

A

1)
- Direkteinspritzung: Einspritzung in den Brennraum

Saugrohreinspritzung/ind. Einspritzung: Einspritzung vor das Einlassventil/Saugrohr

2)
- Direkteinspritzung: Einspritzventil direkt über dem Brennraum (GDI) bzw. unter dem Einlasskanal im Zylinderkopf (FSI)

Saugrohreinspritzung/ind. Einspritzung:
Einspritzventil im Saugrohr

Question 26

Q

Ottomotor-Direkteinspritzung

—> Die Luftbewegung unterstützt was?

Answer

A

Die Gemischbildung

Question 27

Q

Ladungsbewegung

Die erzeugte globale Ladungsbewegung dient wozu?

Answer

A

die Reaktionsoberfläche zu vergrößern und damit eine turbulente Verbrennung zu generieren

Question 28

Q

Ladungsbewegung

Welche 3 Grundformen werden bezüglich der Hauptbewegungsrichtung der Ladung unterschieden?

Answer

A

Drall (bzw. Swirl)
Tumble
Squish

Question 29

Q

Ladungsbewegung

Grundformen der Hauptbewegungsrichtung der Ladung

Swirl:
1) Als Drall bzw. Swirl wird was bezeichnet?

2) Wie wird dabei die Strömung geführt?
3) kann diese während des Verdichtungstakts bis hin zur Verbrennung aufrechterhalten werden?
4) Bewegungsrichtung des Kolbens?

Answer

A

1) Ein Wirbel um die Zylinderlängsachse
2) entlang der Zylinderwand
3) Ja
4) nach unten (weil entsteht beim Ansaugtakt)

—> siehe Folie 17

Question 30

Q

Ladungsbewegung

Grundformen der Hauptbewegungsrichtung der Ladung

Tumble:
1)Was beschreibt die Tumbleströmung?

2) Bewegungsrichtung des Kolbens?

Answer

A

1) einen Wirbel um die Zylinderquerachse
2) nach unten (weil entsteht beim Ansaugtakt)

—> siehe Folie 17

Question 31

Q

Ladungsbewegung

Grundformen der Hauptbewegungsrichtung der Ladung

Die Tumbleströmung ist nicht so stabil wie die Drallströmung und löst sich während der Kolbenbewegung schneller auf.

Wahr/Falsch?

Question 32

Q

Ladungsbewegung

Grundformen der Hauptbewegungsrichtung der Ladung

Squish
1) wird auch wie bezeichnet?

2) wird wann erzeugt?
3) entsteht wie?
4) beschreibt was exakt?
5) Bewegungsrichtung des Kolbens?

Answer

A

1) Quetschströmung
2) beim Verdichtungstakt
3) entsteht während der Kolbenbewegung im Bereich des oberen Totpunktes
4) eine nach innen gerichtete Strömung (Quetschströmung)
5) nach oben (weil entsteht beim Verdichtungstakt)

—> siehe Folie 17

Question 33

Q

Ladungsbewegung

Grundformen der Hauptbewegungsrichtung der Ladung

Squish (bzw. Quetschströmung) wird im Gegensatz zu Drall und Tumble nicht beim Ansaug-, sondern beim Verdichtungstakt erzeugt.

Wahr/Falsch?

Question 34

Q

Ladungsbewegung

Grundformen der Hauptbewegungsrichtung der Ladung

Welche Form der Ladungsbewegung erwünscht ist, hängt von mehreren Faktoren ab. Entscheidend sind beispielsweise: ?? (2)

Answer

A

der Brennstoff

- die Art der Gemischaufbereitung

Question 35

Q

Ladungsbewegung

Grundformen der Hauptbewegungsrichtung der Ladung

Während bei flüssigen Kraftstoffen die Turbulenz speziell der ?(1)? dient, soll diese bei Gasmotoren bzw. homogenen Gemischen die ?(2)? beeinflussen.

Für mager betriebene Gasmotoren soll die Turbulenz die ?(3)? erhöhen und […] zu einer möglichst ?(4)? zwischen verbranntem und unverbranntem ?(5)? führen.

Answer

A

(1) Gemischaufbereitung
(2) Verbrennung
(3) Verbrennungsgeschwindigkeit
(4) homogenen Durchmischung
(5) Gemisch

Question 36

Q

Direkteinspritzung bei Ottomotoren

Gegenüber einem Ottomotor mit Saugrohreinspritzung spart die Direkteinspritzung bis zu ??% Kraftstoff.

Question 37

Q

Gegenüber einem Ottomotor mit Dirketeinspritzung spart die Saugrohreinspritzung bis zu 15% Kraftstoff.

Wahr/Falsch?

Answer

A

FALSCH!!!!

—> die Direkteinspritzung spart bis zu 15% Kraftstoff ggü. der Saugrohreinpritzung

Question 38

Q

Einspritzsysteme für Otto-DI-Motoren haben aktuell einen Systemdruck im Bereich 200bar, neuste Entwicklungen arbeiten mit bis zu 350 bar

Der Kraftstoff-Einspritzdruck bei Ottomotoren liegt im dreistelligen bar-Bereich und somit über oder unter dem von Dieselmotoren?

Answer

A

Deutlich unter dem von Dieselmotoren!!

Einspritzsystem mit Steuergerät (ECU) für Otto-DI-Motoren —> siehe Folie 19

Question 39

Q

Aufbau von elektromagnetischen Einspritzventilen

—> siehe Folie 20!!!

Question 40

Q

Piezo-Einspritzventil

Piezo-Einspritzventile zeichnet sich durch was aus?

Answer

A

eine extrem kurze Reaktionszeit

Question 41

Q

Piezo-Einspritzventile

Die Reaktionszeit ist bis zu ?(1)? kürzer als bei elektromagnetischen Einspritzventilen.

Piezokeramische Werkstoffe erzeugen beim Anlegen einer elektrischen Spannung nur eine kleine ?(2)?. Deshalb werden in einem Einspritzventil mehrere Piezoelemente als Vielschicht-Keramikelement zu einem sogenannten ?(3)? hintereinander geschaltet.

Der Stellweg von 80 μm wird in weniger als einer zehntausendstel Sekunde zurückgelegt.

Die theoretische Kraft, die die Einspritzdüsennadel bewegt, beträgt dabei ?(4)?.

Da die Keramik keine ?(5)? erträgt, werden die Piezoelemente durch eine Feder ?(6)?.

Ausgeführte Piezo-Aktuatoren für Einspritzventile erreichen bei einer Länge der Keramikelemente von ca. 40 mm einen Ventilnadelhub von ca. 30 μm bei einem Kraftstoffdruck von 200 bar.

—> Hinweis: Heute bis zu 350 bar

Answer

A

(1) viermal
(2) Auslenkung
(3) Piezostack
(4) 6300 N
(5) Zugspannungen
(6) vorgespannt

—> Aufbau siehe Folie 21!

Question 42

Q

Einspritzsystem für Ottomotoren: Bsp. Bosch

—> siehe Folie 22!!!

Systemdruck: bis 350 bar (35MPa)
Einbau in welcher Injektorposition möglich?

Answer

A

In seitlicher und zentraler Injektorposition

Question 43

Q

Ottomotoren: Direkteinspritzung

Direkteinspritzung (bis 350bar) mit Schichtladung oder für Homogenbetrieb
Gemischbildung im Brennraum durch Ladungsbewegung
Lastregelung über Drosselkappe oder variable Nockenwellensteuerung (Doppel-VANOS)

—> siehe Folie 23

Question 44

Q

Ottomotor: Direkteinspritzung

Ottomotor-Direkteinspritzung
Homogen- & Schichtbetrieb

—> siehe Folie 25!!

Question 45

Q

Ottomotor-Direkteinspritzung
Homogen- & Schichtbetrieb

Konstruktive Ausführung:

Mittels der Tumble-Klappe wird bei Niedriglast eine Tumble-Strömung erzeugt

—> siehe Folie 26

Question 46

Q

Die Darstellung der Ottomotoren-Direkteinspritzung im Homogen- und Schichtbetrieb

—> siehe Diagramm Folie 27!!!

Question 47

Q

HCCI - Homogeneous Charge Compression Ignition

Die Motivation zur Erforschung von Brennverfahren mit homogener ?(1)? (CAI, HCCI) liegt in der Kombination von sehr hohen ?(2)? im ?(3)? und
extrem geringen ?(4)? selbst bei deutlich überstöchiometrischem Betrieb.

Answer

A

(1) Selbstzündung
(2) Wirkungsgraden
(3) Teillastbetrieb
(4) NOx-Emissionen

Question 48

Q

HCCI - Homogeneous Charge Compression Ignition

Die Motivation zur Erforschung von Brennverfahren mit homogener Selbstzündung (CAI, HCCI) liegt in der Kombination von sehr hohen Wirkungsgraden im Teillastbetrieb und
extrem geringen NOx-Emissionen (Stickoxid) selbst bei deutlich überstöchiometrischem Betrieb. Die Ursachen sind in der geringen Verbrennungsspitzentemperatur durch die sehr hohen Restgasanteile und die Verbrennung ohne Flammfront zu sehen

Worin liegen dafür die Ursachen?

Answer

A

In der geringen Verbrennungsspitzentemperatur durch die sehr hohen Restgasanteile und die Verbrennung ohne Flammfront.

Question 49

Q

HCCI - Homogeneous Charge Compression Ignition

Beschreibung des Verfahrens:

Vor der Zündung ist das ?(1)? homogen im Brennraum verteilt. Die Zündung erfolgt bei entsprechenden ?(2)? gleichzeitig im gesamten Brennraum und auch die Verbrennung findet gleichzeitig statt.

Das Brennverfahren konnte bisher noch nicht in einem PKW-Motor umgesetzt werden.

Answer

A

(1) zündfähige Gemisch

(2) Umgebungsbedingungen

Question 50

Q

Dieselmotor
Diffusionsverbrennung

Kraftstoff wird durch weitere Verdampfung nachgeliefert und ?(1)? in das bereits von der Flamme erfasste Gebiet stöchiometrischer Mischung.

Von der anderen Seite ?(2)? die im Zylinder im Überschuss vorhandene ?(3)? in dieses Gebiet. Diese Mischung wird durch die ?(4)? und die ?(5)? beherrscht.

—> siehe Folie 30!

Answer

A

(1) diffundiert
(2) diffundiert
(3) Luft
(4) Ladungsbewegung
(5) Turbulenz

Question 51

Q

Gemischbildung beim DI-Dieselmotor:
Strahlausbreitung und Strahlauflösung

—> siehe Folie 31!

Question 52

Q

Dieselmotor
Einspritzung und Verbrennung über der Kurbelstellung. 
—> Spritzdauer
—> Hauptverbrennung
—> Nachverbrennung

—> siehe Folie 32!!!

Question 53

Q

Dieselmotor
—> Gemischbildung & Selbstzündung

Beim Dieselmotor haben sich über die Jahre verschiedene Ausbildungformen der Gemischbildung und Selbstzündung entwickelt.

1) Nenne diese!
2) Welche ist heute Stand der Technik für PKW-Dieselmotoren?

Answer

A

1)
- Wirbelkammer
- Vorkammer
- Direkteinspritzung

2) Direkteinspritzung

(—> siehe Folie 33)

Question 54

Q

Dieselmotor
—> Gemischbildung & Selbstzündung

Beim Dieselmotor haben sich über die Jahre verschiedene Ausbildungformen der Gemischbildung und Selbstzündung entwickelt.

Die Vorkammer und die Wirbelkammer sind zwei unterschiedliche Verfahren, um die Zündung einzuleiten und dann entsprechend auszublasen aus der Vorkammer und die restlichen Räume auszufüllen.
—> Heute: Direkteinspritzung mit extrem hohen Anforderungen an? (2)

Answer

A

Einspritzdrücke
Präzision bei der Gestaltung der Einspritzdüsengeometrie

(—> siehe Folie 33)

Question 55

Q

Dieselmotor
Gemischbildung&Selbstzündung
—> Animation Video 23:40min

Question 56

Q

Gemischbildung beim DI-Dieselmotor: Drall

Dem Drall kommt vom Einlass- und Spiralkanal besondere Bedeutung zu.

—> siehe Folie 35 (Ausführungen: Einlass: Spiralkanal; Einlass: Spiralkanal&Tangentialkanal)

Question 57

Q

Gemischbildung beim DI-Dieselmotor:
Strahlausbreitung und Strahlauflösung
—> zeigt Animation Video: 24:55min

Dauer vom Beginn der Einspritzung bis zum Ende der Verbrennung: 9,4 ms

Question 58

Q

Dieselmotoren

Nenne Einspritzsysteme! (3)

Answer

A

Verteilereinspritzpumpe
Common-Rail-System (Stand der Technik bei PKW-Dieselmotoren)
Pumpe-Düse

—> siehe Folie 37

Question 59

Q

Technologie und Innovation
—> Bsp.: Dieseleinspritzung

Kennwerte für die Dieseleinspritzung, die zeigen, dass Extremwerte gefordert werden.

—> z.B.:

Spritzdauer: 1,5 ms
Einspritzgeschwindigkeit: 700 m/s
Einspritzdruck: 3000bar
minimale Einspritzmenge: 1mm^3/str.
Anzahl Einspritzungen: 1.000.000.000 @useful life (= engl. für Nutzungsdauer)

Question 60

Q

Einspritzsystem für Dieselmotoren:
Pumpe-Düse (Unit Injector System, UIS)

—> siehe Folie 39+40

Nenne die Phasen 1-4: ??

Answer

A

Phase 1: Befüllung

Phase 2: Beginn Arbeitshub

Phase 3: Einspritzung

Phase 4: Einspritzende

Question 61

Q

Einspritzsystem für Dieselmotoren
Common-Rail-System
—> siehe Folie 41
—> siehe Folie 42 mit Beschriftung (Bsp. Audi 3.0I V6-TDI)

Question 62

Q

Einspritzsystem für Dieselmotoren
Common-Rail-System, CRS

Herzstück des dieses Einspritzsystems sind die hochpräzisen und extrem anspruchsvollen Injektoren (Magnetventil-Injektoren und Piezo-Injektoren).

—> Funktionsweise am Beispiel eines Magnetventil-Injektor (Querschnitt mit Beschriftung)
—> siehe Folie 43!

Question 63

Q

Vorteile eines Piezoventils gegenüber eines Magnetventils: ?? (3)

Answer

A

Schaltet schneller
höhere Stellkräfte
der Hub kann geregelt werden

Question 64

Q

Common-Rail-System:
Aufbau am Beispiel Bosch

—> FOLIE 44 (mit Beschriftung)!

Answer 41

A

Zapfendüse
Lochdüse

—> siehe Folie 49!

Answer 42

A

1) Drosselzapfendüsen

2) Lochdüsen
—> dabei kommt es wegen der hohen Drücken und der Präzision besonders auf die Gestaltung der Düsenporung und des Sacklochvolumens an

Answer 43

A

Emissionen

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5.Verbrennungsmotoren II Flashcards

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