Basiswissen Verbrennungsmotor: fragen – rechnen – verstehen by Klaus Schreiner

By Klaus Schreiner

Dieses etwas andere Lehrbuch führt in die Berechnung von Verbrennungsmotoren ein, indem es von aktuellen Fragestellungen z. B. der Fahrzeugdynamik oder Motorthermodynamik ausgeht und bei der Lösung die notwendige Theorie herleitet. Wird das Buch komplett durchgearbeitet, lernt guy ebenfalls die Grundlagen der Verbrennungsmotoren. Damit guy in das Buch auch quer einsteigen kann, ist in einem eigenen Verzeichnis aufgeführt, welche theoretischen Kenntnisse guy für die Lösung der jeweiligen Aufgabe benötigt und in welchem Abschnitt des Buches diese hergeleitet wurden. Alle Berechnungen werden in Excel durchgeführt, das heutzutage auf speedy jedem Rechner installiert ist. Der Leser lernt somit auch einige Grundlagen und Möglichkeiten des Excel-Tools.

Der Inhalt
Fahrzeugdynamik - Kraftstoffe und Stöchiometrie - Motorleistung und Mitteldruck - Motorthermodynamik - Motormechanik - Hybrid- und Elektrofahrzeuge - Aufladung

Die Zielgruppen
Studierende des Maschinenbaus und der Kfz-Technik an Hochschulen in Diplom- und Bachelorstudiengängen
Motoreningenieure, die sich mit verbrennungsmotorischen Fragestellungen beschäftigen
Absolventen von Weiterbildungskursen auf Meisterniveau

Der Autor
Dr.-Ing. Klaus Schreiner ist Professor an der HTWG Konstanz und Leiter des Studiengangs Konstruktion und Entwicklung im Fachbereich Maschinenbau. 2008 erhielt er den Lehrpreis des Landes Baden-Württemberg.

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Deswegen werden in der europäischen Abgasgesetzgebung Euro 5 und Euro 6 Rußgrenzwerte auch für direkt einspritzende Ottomotoren vorgeben. Ein Dieselmotor benötigt einen Luftüberschuss, weil durch die sehr späte Direkteinspritzung nur wenig Zeit für die Vermischung von Luft und Kraftstoff zur Verfügung steht. Mit einem entsprechenden Luftüberschuss findet der Kraftstoff trotz der kurzen Zeit genügend Sauerstoff für die Verbrennung vor. 6 Warum funktioniert die ottomotorische Verbrennung nur bei einem Luftverhältnis von etwa 1, während der Dieselmotor mit nahezu jedem Luftverhältnis betrieben werden kann?

Aus der Kenntnis der Konzentrationen der Abgaskomponenten kann man das Luftverhältnis berechnen. Beispiel: Bei einem Dieselmotor wird im feuchten Abgas eine CO2-Volumenkonzentration von 8 % gemessen. Wie groß war das Luftverhältnis? 36 2 Kraftstoffe und Stöchiometrie Die einfachste Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Zielwertsuche in Excel. Dabei kann man problemlos untersuchen, wie die Ergebnisse auf unterschiedliche λ-Vorgaben reagieren. Insbesondere kann man Excel durch die Zielwertsuche dazu veranlassen, den Inhalt der λ-Zelle so zu ändern, dass sich eine CO2-Konzentation von 0,08 ergibt.

Insofern ist der Gedanke, durch eine größere Einspritzmenge die Leistung anzuheben, nicht falsch. Allerdings benötigt der Motor dann für die größere Kraftstoffmenge auch mehr Luft. Wenn der Motor bereits im Punkt seiner maximalen Leistung betrieben wird, dann kann man eben nicht mehr Luft in den Zylinder bringen. Und dann führt eine größere Einspritzmenge nur dazu, dass das Luftverhältnis verkleinert wird. Beim Ottomotor ist das aber nicht zulässig, weil dann der 3-Wege-Katalysator nicht mehr funktioniert.

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