Dieselmotorenanlagen Flashcards
Erläutern Sie den Begriff „Verbrennung“.
Unter Verbrennung werden chemische Reaktionen verstanden, bei denen sich ein Stoff unter Wärmefreisetzung (exotherm) mit molekularem Sauerstoff verbindet (Oxidation).
Welche Brennstoffe werden heute hauptsächlich auf Schiffen eingesetzt?
Produkte aus Erdöl wie
- Schweröl (IF),
- Marine Gasöl (MGO) und
- Marine Dieselöl (MDO),
Wodurch unterscheiden sich Brennstoffe, die auf Schiffen eingesetzt werden?
- Chemische Zusammensetzung (Reinheit/Rückstände),
- Brennverhalten,
- Heizwert,
- Viskosität (Fließfähigkeit),
- Herstellungskosten,
- Umweltbelastung,
Welche chemischen Vorgänge erfolgen während der Verbrennung von Kraftstoffen?
- Oxidation der Kohlenwasserstoffketten (HC) zu Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2o) unter Wärmeabgabe.
- Oxidation des Stickstoffes in der Luft zu NOx,
- Oxidation des Schwefels im Kraftstoff zu SO2
Nennen Sie die wichtigsten Verbrennungsprodukte bei der vollständigen Verbrennung von herkömmlichen Kraftstoffen?
- Wärme,
- Kohlendioxid,
- Wasser,
- Schwefeldioxid,
- Stickoxide
Welche Verbrennungsprodukte treten bei unvollständiger Verbrennung auf?
- Kohlenmonoxid (CO),
- unverbrannte/teilverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC)
- und Ruß
Wie ist die Größe Heizwert H definiert?
Der Heizwert ist die bei einer Verbrennung maximal nutzbare Wärmemenge bezogen auf die Brennstoffmasse => MJoule/kg
Wie wird der (theoretische) Luftbedarf für eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes ermittelt?
Sauerstoffanteil in der Luft (Gewicht) = ca. 21%.
Mit den prozentualen Anteilen der Verbrennungspartner und deren Atomgewichte kann der min. Luftbedarf errechnet werden.
Der Wert für mLst liegt bei für Diesel und Schweröl bei etwa 13,8 – 14,6 kg Luft pro 1 kg Brennstoff
Aus welchem Grund wird mehr Luft in den Brennungsraum eines Dieselmotors geleitet, als theoretisch für die Verbrennung des Brennstoffes benötigt?
Durch den höheren Luftanteil im Brennraum wird die Chance erhöht, dass alle Brennstoffbestandteile während der kurzen Verbrennungszeit mit genügend Sauerstoffmolekülen in Kontakt treten können.
Wie ist das Verbrennungsluftverhältnis für Verbrennungsmotoren definiert?
Das Verbrennungsluftverhältnis λv ist das Verhältnis der tatsächlich im Zylinder vorhandenen Luftmasse mLZ zur (notwendigen) stöchiometrischen Luftmasse
mLst : λv = mLZ / mLst
Durch welche Maßnahmen kann die Gemischbildung im Brennraum eines Dieselmotors positiv beeinflusst werden?
- Hoher Einspritzdruck des Diesels,
- Hohe Zerstäubung des eingespritzten Diesels durch geeignete Einspritzdüsen,
- Optimierte Dosierung der Brennstoffmenge über die Einspritzzeit,
- Luftbewegung im Brennraum (Drall),
- Optimale Verdampfungstemperatur für den Brennstoff in allen Bereichen des Brennraumes…
Erläutern Sie den Begriff „Zündung“.
Zündung ist der Übergang eines nichtreaktiven Kraftstoff-Luftgemisches in eine Verbrennung.
Die Reaktionspartner müssen ein Mindestenergieniveau besitzen (Aktivierungsenergie).
Das Reaktionsgemisch muss eine bestimmte Zusammensetzung aufweisen (Luft-Kraftstoffgemisch).
Erläutern Sie den Ablauf des Zündprozesses im Brennraum eines Dieselmotors.
- Der Kraftstoffstrahl trifft auf die verdichtete Luft
- Kraftstofftröpfchen lösen sich auf und verdampfen
- Es bildet sich an einzelnen Stellen ein zündfähiges Gemisch, das sich entzündet
- Die Verbrennung breitet sich aus
- Die Temperatur und der Druck steigen an. Der restliche Kraftstoff zündet durch …
Von welchen Faktoren ist die Zündung des Brennstoffes im Dieselmotor abhängig?
Die Zündung des in die heiße, komprimierte Luft eingespritzten Brennstoffes hängt von der Geschwindigkeit der Bildung von Zündradikalen infolge thermischer Anregung der Moleküle ab.
Die Selbstzündungsbedingungen werden sowohl durch Druck und lokale Temperaturen im Brennraum, als auch durch die lokalen Brennstoffdampfkonzentration beeinflusst.
Die Zündung erfolgt nicht sofort mit dem Einspritzbeginn.
Die Zeit zwischen dem Öffnen der Einspritzdüse (Einspritzbeginn) und dem Zündbeginn (messbare Druckerhöhung im Zylinder) wird als „Zündverzug“ bezeichnet. …
Von welchen Faktoren ist die Entstehung von Ruß und Stickstoffoxid bei der Verbrennung im Dieselmotor abhängig?
- Ruß: partieller Luftmangel, niedrige Verbrennungstemperaturen
- Stickoxide: partieller hoher Luftüberschuß, hohe Verbrennungstemperaturen
Skizzieren und erläutern Sie den Aufbau eines klassischen Kraftstoffsystems eines Dieselmotors.
Komponenten:
- Kraftstofffilter,
- Kolbenpumpe (1 Kolben pro Zylinder, angesteuert von einer Nockenwelle),
- Einspritzhochdruckleitung,
- Einspritzdüse.
Welche Aufgaben haben die Einspritzpumpen eines Dieselmotors?
- Hochdruckerzeugung und Brennstoffförderung,
- zeitliche Steuerung der Einspritzung,
- Dosierung der Einspritzmenge,
- Gleichzumessung der einzelnen Zylinder
Welche Formen von Einspritzpumpensystemen gibt es?
- Einzelpumpen,
- Pumpe- Düse- System,
- Reihenblockpumpen mit separaten Einspritzdüsen,
- Common- Rail Systeme
Welche Aufgaben haben die Einspritzdüsen eines Dieselmotors?
- Einspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum,
- exakte Öffnung und exaktes Schließen der Kraftstoffzufuhr,
- möglichst feine Zerstäubung des Kraftstoffes
Welche Vorteile hat ein hoher Einspritzdruck des Brennstoffes?
- Kürzere Einspritzzeit, dadurch bessere Steuerung der Verbrennung,
- kleinere Tröpfchen verbessern die Verbrennung,…
Welche Parameter können (mindestens) von einer Einspritzpumpe in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors und Leistung des Motors angepasst werden?
Einspritzbeginn,
Einspritzmenge
Welche Maßnahmen sind im Brennstoffsystem bei der Verwendung von Schweröl notwendig?
Erwärmen des Brennstoffes auf > 50° C zur Erreichung einer ausreichenden Fließfähigkeit,
Entfernen von Wasser und Festkörperanteilen (Separieren).
Wie ist der spezifische Kraftstoffverbrauch be definiert?
be = mk / Pe(t)
= Kraftstoffverbrauch [kg] /effektive Leistung [kWh]
Aus welchen Komponenten/Bauteilen besteht der Kurbeltrieb eines 4- Taktmotors?
- Kolben mit Kolbenringen und Kolbenbolzen
- Pleuel (Pleuelstange)
- Kurbelwelle mit Gegenmassen/ Gegengewichten
- Lager (Pleuelbuchse, Pleuellager und Grundlager)
- Schmiermittel