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Uwe Todsen
Verbrennungsmotoren
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
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