Vebrennungsmotoren
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Fichier Détails
| Cartes-fiches | 27 |
|---|---|
| Langue | Deutsch |
| Catégorie | Technique |
| Niveau | Université |
| Crée / Actualisé | 13.03.2014 / 02.03.2019 |
| Lien de web |
https://card2brain.ch/box/vebrennungsmotoren
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| Intégrer |
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Nennen Sie vier der zwölf Haupteinteilungsmerkmale von Verbrennungsmotoren
· Art des Prozesses
· Zeitverlauf der Verbrennung
· Art des Ladungswechsels
· Druckniveau der Ladung
· Zeitpunkt der Kraftstoffzumischung
· Ort der Kraftstoffzumischung
· Art der Lastregelung
· Art der Zündung
· Arbeitsverfahren
· Art der Kühlung
· Art der Kolbenbewegung
· Art der Zylinderanordnung
Stellen Sie den Vergleichsprozess qualitativ in einem zweiten p-v Diagramm dar und
kennzeichnen Sie die zu- und abgeführten Wärmen sowie die Eckpunkte. Benennen Sie die 4 Zustandsänderungen und geben Sie die Bezeichnung des Vergleichsprozesses an
1-2: isentrope Kompression
2-3: isochore Wärmezuführ
3-4: isentrope Expansion
4-1: isochore Wärmeabführ
Skizzieren Sie den realen Prozess qualitativ im p-v Diagramm. Kennzeichen Sie die Steuerzeiten mit Eö, Es, Aö und As in den Kurven
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Wie lässt sich die maximale Leistung eines Rennmotors, der mit einem Luftmengenbegrenzer versehen ist, steigern, wenn man von einer optimalen Umsetzung der Kraftstoffenergie (pmi = const.) ausgehen kann und keine Steigerung von Drehzahl oder Hubraum zulässig sind? Bitte begründen Sie Ihre Antwort (stichpunktmäßig).
Reduzierung der Reibungsverluste
pme,max = pmi,max - pmr Wenn pmr↓ dann pme,max
Skizzieren Sie den Zylinderdruckverlauf für einen konventionellen 4-Takt-Hubkolbenmotor
im p-V-Diagramm. Kennzeichnen Sie im Diagramm wichtige Kenngrößen wie
Umgebungsdruck (pu), Zünddruck (pz), Hubvolumen (Vh), Kompressionsvolumen (Vc),
Zündzeitpunkt (Zz) sowie die Ventilsteuerzeiten (Eö, Es, Aö, As).
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Nennen Sie die drei Brennverfahrenskonzepte beim direkteinspritzenden Ottomotor.
· Strahl-geführt
· Wand-geführt
· Luft-geführt
Geben Sie den effektiven Mitteldruck pme eines im Leerlauf laufenden Motors an.
Begründen sie kurz ihre Antwort.
pme = 0
pme = pmi –pmr; abgegebene Leistung
Benennen Sie die gekennzeichneten Motorbauteile.
Welche Art der Gemischbildung und welche Art der Zündung liegen vor?
Innere Gemischbildung (DI), Fremdzündung (Otto)
Innere Gemischbildung (DI), Fremdzündung (Otto)
Nennen sie zwei verschiedene Arten von Dieseleinspritzdüsen:
· Sacklochdüse
· Sitzlochdüse
· (Drosselzapfendüse)
Wie ändert sich der mechanische Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors bei
konstanter Drehzahl mit zunehmender Last? Begründen Sie Ihre Antwort:
ηM=1-pmr/pmi
pmi ↑ pmr ≈ const. ηM ↑
Welchen Einfluss hat der Zündwinkel auf den Zylinderspitzendruck? Stellen Sie zur Verdeutlichung den Zylinderspitzendruck über Grad Kurbelwinkel für unterschiedliche Zündwinkel in einem Diagramm dar und ordnen Sie den jeweiligen Verläufen einen Zündwinkel zu. Die Achsen sind mit sinnvollen Zahlenwerten zu versehen:
Mit früher Zündung (αz ↑ ) steigt der Zylinderspitzendruck
Nennen Sie zwei Motorparameter, die die Klopfneigung eines Motors steigern:
· erhöhtes Verdichtungsverhältnis
· frühe Zündung p ↑
· erhöhte Gemischtemperatur
· erhöhte Motor- (Kühlmittel-)temperatur
· hohe Last
· größere Motorabmessungen Brenndauer↑Verweilzeit↑
· stöchiometrisches Luftverhältnis
Zwischen welchen Arten der Hochdruckerzeugung unterscheidet man bei
Einspritzsystemen? Nennen Sie für jede Art ein Beispiel:
diskontinuierliche/einspritzsynchrone Druckerzeugung: Pumpe-Düse
(Quasi-)kontinuierliche Hochdruckerzeugung: Common-Rail
Bei welchem Luftverhältnis entstehen beim Ottomotor die höchsten Stickoxid-
Konzentrationen im Abgas? Begründen Sie Ihre Antwort!
λ≈1,1 , da T hoch und ausreichend Sauerstoff vorhanden
Pv und Pt
Die wichtigste Gleichung für die Zusammenhänge zwischen Turbine und Verdichter ist
die sogenannte „Freilaufbedingung“. Sie beschreibt die Leistungsbilanz zwischen PT
und PV und wird wegen ihrer großen Bedeutung auch die 1. Hauptgleichung der
Abgasturboaufladung genannt.
Nennen Sie zwei innermotorische Maßnahmen zur Schadstoffminderung beim Ottomotor
und kennzeichnen Sie den Einfluss auf die jeweilige Schadstoffkomponente!
↑ steigt ↓ sinkt → kein Einfluss
Warum ist das Verdichtungsverhältnis beim Ottomotor nach oben begrenzt?
· Selbstzündungsgefahr von Ottokraftstoffen
Nennen Sie die wichtigsten Funktionen der Kurbelwelle.
· Aufnahme und Übertragung von Pleuelstangenkräften
· Übertragung des Drehmoments zum Schwungrad bzw. Antrieb
· Aufnahme von Gegengewichten zum Massenausgleich
· Antrieb zur Steuerung der Hilfsaggregate
Zeichnen Sie die Radialdruckverteilung von Kolbenringen für einen 4-Takt Motor und einen schlitzgesteuerten 2-Takt Motor.
Erläutern Sie die unterschiedliche Auslegung der Kolbenringe.
Anmerkung: Die Kolbenringe sind nicht gegen Verdrehen gesichert
Die erhöhte Druckvorspannung am Ringstoß soll Flattern verhindern. Beim Zweitaktmotor darf der Druck am Ringstoß nicht zu groß sein, damit die Stoßenden nicht in die Schlitze einhaken und abbrechen.
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Nennen und Skizzieren Sie die Ihnen bekannten Grundformen von wassergekühlten Zylinderrohren. Nennen Sie jeweils eine günstige Eigenschaft für jede Bauform.
Nasses Zylinderrohr: leichte Auswechselbarkeit, geringe mechanische Deformation des Gehäuses, Größere Freiheiten bei der Werkstoffauswahl, gusstechnisch einfaches Kurbelgehäuse
Trockenes Zylinderrohr: Leichte Reparaturmöglichkeit, Freiheit bei der Werkstoffauswahl
Integriertes Zylinderrohr: Kosten (Großserie), Hohe Gehäusesteifigkeit, Kompakte Bauweise
Nennen Sie drei Herstellungsarten von Kurbelwellen
· Gebaute Wellen
· Gesenkgeschmiedete Wellen
· Gegossene Wellen
Bei Kurbelgehäusebauarten wird unterschieden zwischen „open-deck“ und „closeddeck“ Bauweise. Ordnen Sie die Begriffe den Zeichnungen zu.
open deck und closed deck
Nennen Sie 2 Hauptaufgaben von Kolbenringen:
- Abdichten des Brennraums zum Kurbelgehäuse
- Abdichten des Kurbelgehäuses zum Brennraum
- Regulieren des Schmierölhaushalts an der Zylinderlauffläche
- Wärmeableitung vom Kolben an die Zylinderwand
Vor- und Nachteile von Mehrventilmotoren.
Vorteile: + die Gesamtdurchflussquerschnitte werden größer + die Zylinderfüllung steigt und die Leistung wächst + Anordnung der Zündkerze in der Brennraummitte + kürzere Flammenwege und kürzere Brenndauern + dadurch bedingt geringere Klopfneigung + einzelne Ventile werden kleiner und damit leichter + besser zu beherrschende Massenkräfte + Drehzahlsteigerung + Anhebung des Verdichtungsverhältnisses + Entdrosselung des Ladungswechsels Nachteile: - aufwendigere Ventiltriebe, zweifache Nockenwelle - höhere Herstellungskosten
Skizzieren sie qualitativ den Kraft-Weg-Verlauf einer zylindrischen, einer
konischen und einer pneumatischen Ventilfeder. (3 Punkte)
Durch welche Maßnahmen lässt sich die max. Drehzahl erhöhen?
Pneumatische Ventilfeder; Leichtbau z.B. Titanventile
Hochleistungsmotoren im Rennsportbereich haben oft Verschleißprobleme an
der Nockenspitze im Leerlaufbereich. Worauf sind diese zurückzuführen?
Im Leerlauf treten die höchsten Pressungen an der Nockenspitze
auf -> Verschleiß, Materialabtrag, Zerstörung des Nockens
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