6.Verbrennungsmotoren III Flashcards
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Wie berechnet man die effektive Motorleistung Psube eines Verbrennungsmotors?
Psube = mPunktsubB * Hsubu * etasube
mPunktsubB: zugeführter Kraftmassenstrom
Hsubu: Heizwert des Kraftstoffes
etasube: effektiver Wirkungsgrad
Was entspricht:
mPunktsubB * HsubU ?
dem bei vollständiger Verbrennung freigesetzten Verbrennungswärmestrom
(—> damit der zugeführten Kraftstoffleistung, welche mit dem Wirkungsgrad etasube in mechanische Leistung umgewandelt und an der Kupplung des Motors abgegeben wird!!)
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Zur Verbrennung der ?(1)? msubB je Zylinder und Arbeitsspiel ist, je nach vorliegendem Verbrennungsverfahren des Motors, ein bestimmter ?(2)? mPunktsubLZ bzw. eine bestimmte ?(3)? msubLZ je Zylinder und Arbeitsspiel erforderlich.
Dieser Zusammenhang kommt im ?(4)? lambdasubV zum Ausdruck, mit Lmin als dem ?(5)? des Kraftstoffs.
Die je Zylinder und Arbeitsspiel zur Verbrennung von msubB verfügbare Luftmasse msubLZ hängt außer von der ?(6)?, beschrieben durch das Zylinderhubvolumen Vsubh und der ?(7)? rohsubL vor dem Motoreinlass auch vom Liefergrad lambdasubl des Motors ab.
(1) Kraftstoffmasse
(2) Luftmassenstrom
(3) Luftmasse
(4) Verbrennungsluftverhältnis
(5) Mindestluftbedarf
(6) Zylindergröße
(7) Luftdichte
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Wie berechnet man das Verbrennungsluftverhältnis lambdasubV?
LambdasubV = msubLZ / (Lmin * msubB) = mPunktsubLZ / (Lmin*mPunktsubB)
\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ Lmin: Mindestluftbedarf des Kraftstoffs msubLZ: Luftsmasse je Zylinder und Arbeitsspiel (mPunktsubLZ: …strom je …) msubB: zugeführte Kraftstoffmasse mPunktsubB: …strom Vsubh: Zylinderhubvolumen rohsubL: Luftdichte vor dem Motoreinlass LambdasubI: Liefergrad des Motors
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
1) Der Liefergrad stellt ein Maß für was dar?
2) von was hängt er ab?
1) Maß für die Strömungsgünstigkeit des Einlasstrakts eines Motors
2) von festen geometrischen Größen wie:
- Länge und Querschnitt des Einasskanals
- Größe und Anzahl der Einlassorgane (Ventile, Schlitze)
- von der Wahl der (Einlass-)Steuerzeiten
—> vor allem aber abhängig von der:
- MOTORDREHZAHL (nsubM)
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Der Liefergrad stellt ein Maß für die Strömungsgünstigkeit des Einlasstrakts eines Motors dar.
Wahr/Falsch?
Wahr
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Von was hängt der Liefergrad besonders ab?
MOTORDREHZAHL (nsubM)
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Wie berechnet man den Liefergrad (lambdasubI)?
LambdasubI = msubLZ / (Vsubh * rohsubL)
msubLZ: Luftmasse im Zylinder
Vsubh: Zylinderhubvolumen
rohsubL: Dichte der Luft
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Wie berechnet man das (Gesamt-)hubvolumen des Zylinders (VsubH) ?
VsubH = z * Vsubh
z: Zylinder
Vsubh: Zylinderhubvolumen
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Wie berechnet man die Arbeitsfrequenz (nsuba)?
nsuba = nsubM / a
a = 2: Viertakt
a = 1: Zweitakt
nsubM: Motordrehzahl
Zusammenhang zwischen Motorleistung und Aufladung
Wie berechnet man den für die Verbrennung dem Motor bereitgestellten Luftmassenstrom mPunktsubLZ?
mPunktsubLZ =
Lambdasubl * rohsubL * Vsubh * z
- (nsubM / a)
\_\_\_\_\_\_\_\_ Lambdasubl: Liefergrad rohsubL: Luftdichte vor dem Motoreinlass Vsubh: Zylinderhubvolumen z: Zylinderzahl nsubM: Motordrehzahl a = 2 Viertakt a = 1 Zweitakt
Alle Verfahren, die einem Verbrennungsmotor die Luft vor Einlass mit einer Dichte höher als die der Umgebungsluft zur Verfügung stellen, können als ?? bezeichnet werden.
Aufladung
Definition Aufladung:
Bezeichnet alle Verfahren, die einem Verbrennungsmotor die Luft vor Einlass mit einer Dichte höher als die der Umgebungsluft zur Verfügung stellen.
Wie lautet die thermische Gaszustandsgleichung?
rohsubL = psubL / (R*TsubL)
\_\_\_\_ rohsubL: Luftdichte psubL: Druck R: spezif. Gaskonstante (hier für Luft) TsubL: Temperatur der Luft
(TsubL kann im Normalfall nicht unter die Umgebungstemperatur abgesenkt werden)
Da nach der thermischen Gaszustandsgleichung die Dichte vom ?(1)? und der ?(2)? bestimmt wird und die ?(nochmal2)? im Normalfall nicht unter die ?(3)? Abgesenkt werden kann, versteht sich Aufladung in erster Linie als eine Anhebung des ?(4)? vor Motoreinlass auf einen Wert oberhalb des ?(5)?, den so genannten ?(6)?.
Das zu dieser Druckerhöhung eingesetzte Aggregat wird als ?(7)? bezeichnet.
(1) Druck
(2) Temperatur
(3) Umgebungstemperatur
(4) Durcks
(5) Umgebungsdrucks
(6) Ladedruck psubL
(7) Lader
Leistungsvielfalt durch Aufladung
Beispiel 1.9l Dieselmotor
—> siehe Folie 8!!
…
Erkläre das Prinzip der Aufladung kurz&knapp: ??
Zusätzliche Luft
—> erlaubt: Verbrennung zusätzlichen Kraftstoffs
—> damit auch: zusätzliche Leistung
Prinzipbild Motor-Turbolader
Siehe Folie 9!!!
Nenne die Bestandteile: ?? (7)
- Luftfilter
- Verdichter
- Ladeluftkühler
- Zylinderkopf
- Turbine
- AGR
- Abgasnachbehandlung
Aufladearten
Wie kann die Aufladung zunächst unterschieden werden? (2)
1) Fremdaufladung
2) Selbstaufladung
Aufladearten
Wie kann die Selbstaufladung unterteilt werden? (2)
ohne Verdichter: - ohne Abgasnutzung —> Resonanzaufladung - mit Abgasnutzung —> Druckwellenaufladung
mit Verdichter: - ohne Abgasnutzung —> mechanische Aufladung - mit Abgasnutzung —> Abgasturboaufladung
(Gesamte Übersicht auf Folie 10!!!)
Möglichkeiten durch Aufladung
Welche zwei Möglichkeiten gibt es prinzipiell?
- Leistungssteigung
- Downsizing
(Siehe Beispiel Folie 11!!)
Möglichkeiten der Aufladung:
—> Leistungssteigerung führt generell zu welchen veränderte Eigenschaften? (3)
- zusätzliche Luft
- zusätzliche Kraftstoffeinspritzung
- zusätzliche Leistung bei gleichem Motor
Möglichkeiten durch Aufladung
—> Downsizing führt generell zu welchen veränderte Eigenschaften? (3)
- gesteigerte Luftdichte
- gleiche Leistung bei kleinem Motor
- reduzierte Wärmeverluste und Reibung
Aufladearten typischer PKW-Anwendungen
Nenne 3!
1) Natürliche Aufladung
2) Kompressor Aufladung
3) Abgasturbo-Aufladungslader (Turbolader)
—> Bilder des Aufbaus siehe Folie 12!!!
Aufladearten typischer PKW-Anwendungen
Nenne Eigenschaften der „Natürlichen Aufladung“: ?? (3)
- geringe Aufladegrade
- einfacher Aufbau
- eher Ottomotoren
Aufladearten typischer PKW-Anwendungen
Nenne Eigenschaften der „Kompressor-Aufladung“: ?? (3)
- gutes Ansprechverhalten
- konstruktiver Aufwand
- Nische Ottomotoren
Aufladearten typischer PKW-Anwendungen
Nenne Eigenschaften des „Abgasturbo-Aufladungslader“ (Turbolader): ?? (3)
- hohe Leistung
- geringer Verbrauch
- Schwerpunkt Diesel
Natürliche Aufladung
—> hier: Schwingrohraufladung
- Der Befüllungsvorgang löst eine ?(1)? aus.
- Reflexion am offenen Rohrende im ?(2)?
- die ?(3)? erhöht den Luftaufwand
- die Saugrohrlänge bestimmt die ?(4)?
- jeder Zylinder hat ein gesondertes ?(5)?
(1) Unterdruckwelle
(2) Sammlervolumen
(3) Überdruckwelle
(4) Resonanzfrequenz
(5) Einzelschwingrohr
—> siehe Aufbau auf Folie 13!!!
Natürliche Aufladung
—> hier: Schwingrohraufladung
Wie ist die Saugrohrlänge begrenzt?
LsubSaugrohr
<=
(a / (720 * n)) * deltaphisub(EÖ-ES)
EÖ: Einlass öffnet ES: Einlass schließt a: Schallgeschwindigkeit —> bei Luft im Bereich 343 m/s n: Motordrehzahl
Der ?? wird mit zwei Keilriemen direkt von der Kurbelwelle des Motors angetrieben.
Die Exzenterwelle des G-Laders treibt über einen Zahnriemen die Nebenwelle an.
Die Lager der Exzenterwelle werden vom Ölkreislauf des Motors geschmiert.
Die Nebenwelle läuft in wartungsfreien Wälzlagern.
G-Lader
Der Aufbau des G-Laders:
SIEHE FOLIE 14!
!
Der G-Lader wird mit zwei ?(1)? direkt von der ?(2)? des Motors angetrieben.
Die ?(3)? des G-Laders treibt über einen ?(4)? die Nebenwelle an.
Die Lager der ?(nochmal3)? werden vom ?(5)? des Motors geschmiert.
Die Nebenwelle läuft in wartungsfreien ?(6)?.
(1) Keilriemen
(2) Kurbelwelle
(3) Exzenterwelle
(4) Zahnriemen
(5) Ölkreislauf
(6) Wälzlagern
—> siehe Folie 14!!
Der G-Lader zeichnet sich wodurch aus? (3)
- geringe Lautstärke
- überdurchschnittlicher Wirkungsgrad
—> erlaubt damit ein besseres Ansprechverhalten
G-Lader Videoerklärung:
https://www.youtube.com/watch?v=3vZhl5NnHo4
…
