Otto- und Dieselmotoren

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1 Kamprath-Reihe Dipl.-Ing. Heinz Grohe Prof. Dr.-Ing. Gerald Russ Otto- und Dieselmotoren Arbeitsweise, Aufbau und Berechnung von Zweitaktund Viertakt-Verbrennungsmotoren 14., überarbeitete und aktualisierte Auflage Vogel Buchverlag

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort 5 1 Historischer Rückblick 11 2 Mechanische Grundlagen Kinematik des Hubkolbenmotors Kinematik des Kreiskolbenmotors Gaskräfte Massenkräfte Kräfte im Triebwerk Kräfte im Triebwerk der Hubkolbenmaschine Kräfte im Triebwerk der Kreiskolbenmaschine Drehkraftdiagramm Ungleichförmigkeitsgrad und Schwungrad Massenausgleich Ausgleich der Massenkräfte bei der Einzylindermaschine Ausgleich der Massenkräfte und Massenmomente bei Reihenmotoren Resultierende der rotierenden Massenkräfte Resultierende der Massenkräfte 1. Ordnung Resultierende der Massenkräfte 2. Ordnung Resultierendes rotierendes Massenmoment Resultierendes Massenmoment 1. Ordnung Resultierendes Massenmoment 2. Ordnung Torsionsschwingungen 43 3 Wärmetechnische Grundlagen Arbeitsverfahren Viertaktverfahren Zweitaktverfahren Vergleichsprozesse Grundlagen Thermischer Wirkungsgrad Verbrennung und Kraftstoffe Ableitung spezieller Kreisprozesse Wirklicher Arbeitsprozess Mittlerer Kolbendruck Leistung Innenleistung Nutzleistung Hubraumleistung Leistungsgewicht 62 Der Onlineservice InfoCIick bietet unter nach Codeeingabe zusätzliche Informationen und Aktualisierungen zum Buch

3 8 Inhaltsverzeichnis 3.6 Wirkungsgrad Gütegrad Innenwirkungsgrad Mechanischer Wirkungsgrad Nutzwirkungsgrad Spezifischer Kraftstoffverbrauch Berechnung des mittleren effektiven Kolbendrucks 63 Berechnung der Hauptabmessungen Hauptabmessungen bei Motoren mit Hubraumsteuer Hauptabmessungen bei Angabe von Nutzleistung und Drehzahl 68 Zündung Zündarten Fremdzündung Selbstzündung Zündverzug Zündsysteme für die Fremdzündung Spulenzündung Transistorspulenzündung Hochspannungskondensatorzündung, Entwicklungstendenzen Zündkerze Zündzeitpunkt Einfluss der Zündung auf die Abgaszusammensetzung 85 Klopfen Klopfen beim Ottomotor Ursache Maßnahmen zur Verhinderung des Klopfens Bestimmung der Klopffestigkeit des Benzins Klopfen beim Dieselmotor Ursache Maßnahmen zur Verhinderung des Klopfens Bestimmung der Zündwilligkeit des Dieselöls 92 Gemischbildung Gemischbildung beim Ottomotor Vergaser IAA Arbeitsweise des vereinfachten Vergasers Vereinfachte Vergaserberechnung Vergaserbauarten Arbeitsweise des Vergasers Einspritzung Mechanisch gesteuerte Saugrohreinspritzung Elektronisch gesteuerte Einspritzung Einfluss der Gemischbildung auf die Schadstoffemission beim Ottomotor Abgasreinigung beim Ottomotor Gemischbildung beim Dieselmotor Luftverteilende Einspritzung Direkteinspritzung Indirekte Einspritzung Wandverteilende Einspritzung Abgasrückführung Einspritzsysteme Reiheneinspritzpumpe Verteilereinspritzpumpe Pumpe-Düse-System 148

4 Inhaltsverzeichnis Speichereinspritzsysteme (Common Rail) Einspritzleitung Einspritzventil Vereinfachte Berechnung der Düsenbohrung Elektronische Dieselregelung Abgasreinigung beim Dieselmotor Schichtladung Ladungswechsel Ladungswechsel beim Viertaktmotor Ventiltrieb Ventilkonstruktion Konstruktion des Nockens Festlegung der Steuerzeiten Variable Ventilöffnungszeiten Vollvariable Ventilsteuerung Harmonischer Nocken Festlegung der Nockenform Vornocken Allgemeines Berechnung der Ventilfeder Bestimmung der reduzierten Masse Ermittlung der Ventilverzögerung Federabmessungen Ladungswechsel beim Zweitaktmotor Spülverfahren Gleichstromspülung Umkehrspülung Querspülung Spülgebläse Berechnung der Ein- und Auslassöffnungen Zeitquerschnitt Abmessungen der Einlassschlitze Vorauslass Spüldruck Aufladung Möglichkeiten der Leistungssteigerung Aufladeverfahren Fremdaufladung, mechanische Aufladung Abgasturboaufladung Verdichter Turbine Ladeluftkühler Abgasturboaufladung von Viertakt-Dieselmotoren Abgasturboaufladung bei Zweitakt-Dieselmotoren Abgasturboaufladung von Ottomotoren Aufladung durch Druckschwingungen Freikolben-Gaserzeuger Bauteile Kolben Kolbenringe Kolbenbolzen Pleuelstange Kurbelwelle Zylinder 224

5 10 Inhaltsverzeichnis 11 Ausblick Wankelmotor Philips-Stirling-Motor Zukünftige Motorenkonzepte 231 Anhang 235 Verwendete Formelzeichen 247 Literaturverzeichnis 249 Quellenverzeichnis 250 Stichwortverzeichnis 251

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