Verbrennungsmotoren (eBook)

Inhaltsverzeichnis 7
1 Einführung 10
2 Überblick 11
2.1 Geschichtlicher Überblick 11
2.2 Eigenschaften 12
2.3 Probleme 14
2.3.1 Umweltprobleme 14
2.3.2 Kraftstoffe 15
2.4 Zukunftsaussichten 15
2.5 Einteilung der Verbrennungsmotoren 16
3 Thermodynamische Grundlagen 21
3.1 Kreisprozesse 21
3.1.1 Carnot-Prozess 22
3.1.2 Gleichraumprozess 23
3.1.3 Gleichdruckprozess 25
3.1.4 Seiliger-Prozess (Gemischter Prozess) 26
3.1.5 Vergleich der Kreisprozesse 29
3.2 Verluste des vollkommenen Motors 29
3.3 Vergleich des wirklichen Prozesses mit dem des vollkommenen Motors 30
3.4 Gütegrad 31
3.5 Energiebilanz 33
4 Kinematik, Kräfte und Momente im Motor 35
4.1 Kinematik des Kurbeltriebes 35
4.2 Kräfte und Momente im Triebwerk 36
4.2.1 Kräfte und Momente im Einzylindertriebwerk 36
4.2.2 Überlagerung von Gas- und Massenkräften 40
4.2.3 Einfachster Massenausgleich der Massenkräfte I. Ordnung 41
4.2.4 Vollständiger Massenausgleich der Massenkräfte I. und II. Ordnung 42
4.3 Kräfte und Momente in Mehrzylindermotoren 42
5 Kenngrößen 50
5.1 Hub/Bohrung 50
5.2 Leistung und Mitteldruck 51
5.3 Wirkungsgrade 53
5.4 Zylinderfüllung 57
5.5 Kolbengeschwindigkeit 58
5.6 Verdichtungsverhältnis 59
5.7 Weitere Kenngrößen 60
5.8 Kennfelder 62
6 Kraftstoffe 68
6.1 Flüssige Kraftstoffe aus Erdöl 68
6.1.1 Eigenschaften der Kraftstoffe 70
6.1.2 Oktanzahl 74
6.1.3 Cetanzahl 75
6.2 Gaskraftstoffe 76
6.3 Alternative Kraftstoffe 78
6.3.1 Alternative Kraftstoffe für Ottomotoren 79
6.3.2 Alternative Kraftstoffe für Dieselmotoren 80
7 Gemischbildung und Zündung 82
7.1 Gemischbildung bei Ottomotoren 82
7.1.1 Äußere Gemischbildung durch Vergaser 82
7.1.2 Äußere Gemischbildung durch Einspritzung 84
7.1.3 Innere Gemischbildung durch Einspritzung 88
7.2 Zündung bei Ottomotoren 92
7.2.1 Arten der Zündsysteme 93
7.2.2 Zündkerzen 96
7.3 Gemischbildung bei Dieselmotoren 97
7.3.1 Brennräume 97
7.3.2 Einspritzpumpen 98
7.3.3 Einspritzdüsen 106
7.3.4 Einspritzparameter 108
8 Ladungswechsel 110
8.1 Steuerzeiten 110
8.2 Nockenauslegung 111
8.3 Kennwerte des Nockens 116
8.4 Variable Ventilsteuerungen 117
8.4.1 Nockenwellenverstellung 117
8.4.2 Ventilhubverstellung zweistufig 119
8.4.3 Ventilhubverstellung vollvariabel 121
9 Verbrennung 125
9.1 Minimale Luftmenge und Heizwert 126
9.1.1 Gemischheizwert 127
9.1.2 Gemisch ansaugende Motoren 127
9.1.3 Luft ansaugende Motoren 128
9.1.4 Kennwerte 128
9.2 Verbrennung beim Ottomotor 130
9.3 Verbrennung beim Dieselmotor 131
10 Abgas und Abgasgrenzwerte 136
10.1 Entstehung der Schadstoffe 136
10.1.1 Ottomotor 136
10.1.2 Dieselmotor 138
10.2 Senkung der Emission von Ottomotoren 139
10.2.1 Innermotorische Maßnahmen 139
10.2.2 Außermotorische Maßnahmen 139
10.3 Senkung der Emissionen von Dieselmotoren 141
10.3.1 Innermotorische Maßnahmen 141
10.3.2 Außermotorische Maßnahmen 144
10.4 Abgasmessung und Abgasgesetzgebung 147
11 Leistungssteigerung 151
11.1 Möglichkeiten der Leistungssteigerung 151
11.2 Aufladungsarten 155
11.2.1 Fremdaufladung 155
11.2.2 Mechanische Aufladung 155
11.2.3 Abgasturboaufladung (ATL) 157
11.2.4 Druckwellenaufladung 170
11.3 Berechnung von aufgeladenen Motoren 171
11.3.1 Mechanische Aufladung und geänderte Atmosphäre 171
11.3.2 Abgasturboaufladung 172
12 Schmierung von Motoren 177
12.1 Anforderungen und Aufgaben 177
12.2 Grundöle 180
12.2.1 Mineralöle 180
12.2.2 Synthetische Flüssigkeiten 180
12.3 Additive für Motoröle 181
12.3.1 Viskositätsindexverbesserer 181
12.3.2 Detergent- und Dispersant-Zusätze 181
12.3.3 Reibungsverminderer und Verschleißschutzzusätze 182
12.3.4 Schauminhibitoren 183
12.4 Viskositätsklassen für Motoröle 183
12.5 Veränderungen des Motoröls im Betrieb 183
12.6 Ölversorgung des Motors 185
12.7 Ölwechsel 185
13 Bauteile von Motoren 187
13.1 Kurbelwelle 187
13.1.1 Aufbau 187
13.1.2 Gestaltung 188
13.1.3 Beanspruchungen 188
13.2 Pleuelstange 189
13.2.1 Aufbau 190
13.2.2 Beanspruchungen 190
13.2.3 Werkstoffe 191
13.3 Kolben 191
13.3.1 Aufbau 192
13.3.2 Beanspruchungen 192
13.3.3 Herstellung, Gestaltung 194
13.4 Kolbenringe 197
13.4.1 Kolbenringformen 198
13.4.2 Herstellung 199
13.4.3 Werkstoffe 200
13.5 Zylinder 201
13.5.1 Aufbau und Gestaltung 201
13.5.2 Belastung 202
13.5.3 Werkstoffe 202
13.6 Zylinderkopf 203
13.7 Ventile 204
Literaturverzeichnis 207
Sachwortverzeichnis 210