Küttner Kolbenmaschinen

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1 Wolfgang Eifler Eberhard Schlucker Ulrich Spicher Gotthard Will Küttner Kolbenmaschinen Mit 408 Abbildungen, 40 Tabellen sowie zahlreichen Übungen und Beispielen mit Lösungen. 7., neu bearbeitete Auflage STUDIUM VIEWEG+ TEUBNER

2 VII Vorwort V 1 Gemeinsame Grundlagen der Kolbenmaschinen Wirkungsweise, Bauarten und Grundbegriffe Das volumetrische Prinzip der Energieübertragung Bauarten und ihre historische Entwicklung Aufbau und Kenngrößen von Hubkolbenmaschinen Die thermodynamische Funktion von Kolbenmaschinen Die vollkommene Maschine" als Modellvorstellung Idealisierte Arbeitsspiele Die verlustbehafteten Zustandsänderungen im Arbeitsraum einer Kolbenmaschine Kurbeltrieb Kinematik der Hubkolbenmaschine Kräfte und Momente im Triebwerk Massenausgleich Ungleichförmigkeitsgrad und Drehmomentausgleich Übungsaufgaben Antriebsstränge für Kolbenmaschinen Elektromotoren für Kolbenmaschinen Antriebsformen für leckfreie Kolbenmaschinen Getriebe für Kolbenmaschinen Kupplungen für Kolbenmaschinenantriebe Frequenzumrichter Auswahl der Motor-und Getriebegrößen 53 2 Oszillierende Verdrängerpumpen Einsatzgebiete (' Einteilung und Merkmale Arbeitsweise..' Funktion,:' Kinematik der Verdrängerbewegung Massenstrom und Förderleistung Volumetrischer Wirkungsgrad Kennlinien und Einfluss der Stellgrößen Dosiergenauigkeit Wirkungsweise und Einfluss der Pumpenventile Wirkungsweise von Mehrfachpumpen Beispiele Technische Ausführung oszillierender Pumpenantriebe Baukonzepte 80 c Linearantriebe Maschinen mit Geradschubkurbeltrieb Federnockentriebwerke Axialkolben-, Kurvenscheiben- und Schrägscheibenantriebe 90

3 VIII Steuerkolbenantriebe Hydraulische Membranpumpen mit hydraulischem Phasenanschnitt Technische Ausführungen von Kolbenpumpenköpfen Klassische Bauformen Hochdruckpumpenköpfe Pumpenköpfe für die Hygienetechnik Pumpen für die Motorentechnik Mikrodosierpumpen Technische Ausführungen von Membranpumpenköpfen Membranpumpen mit mechanischem Membranantrieb Membranpumpen mit hydraulischem Membranantrieb Schlauchmembranpumpen Konstruktive Gestaltung ausgewählter Baugruppen Kolben Kolbenabdichtung Flüssigkeitsgesteuerte Ventile Membranen Hydraulikventile Das Pumpensystem Druckverluste Saugfähigkeit oszillierender Pumpen Schwingungstechnische Betrachtung von Pumpensystemen mit oszillierenden Verdrängerpumpen Pulsationsdämpfung mit Absorptionsdämpfern Pulsationsdämpfung mit Resonatoren und Blenden Druckpulsationen in Einspritzsystemen der Motorentechnik Beispiele 128 ' 2.9 Überwachung und Diagnose Stelleingriffe und Regelungen Ausgewählte Rotierende Verdrängerpumpen Gemeinsame Grundlagen Drehkolbenpumpen Zahnradpumpen Flügelzellenpumpen Peristaltische Schlauchpumpen Exzenterschneckenpumpen Vergleichende Betrachtungen : Kolbenverdichter Bestandteile, Förderparameter und Einsatzbedingungen Funktionsweise Vorgänge im Arbeitsraum Vorgänge in der Verdichterstufe Massebilanz und Förderstrom Energiebilanz und Leistungsbedarf 157 ' 3.3 Konzeption und Gestaltung des Verdichters Stufenzahl Hauptparameter und Bauform Ausführungsbeispiele 165

4 IX_ 3.4 Konstruktion und Berechnung von Baugruppen Zylinder und Ventile Kolben und Dichtelemente Kühler, Abscheider und Trockner Pulsationskontrolle im Zwischenstufensystem Betrieb von Kolbenverdichter-Anlagen Förderverhalten Stelleingriffe und Regelungen Überwachung und Diagnose Drehkolbenverdichter Einteilung, Eigenschaften und Grundbegriffe Zellenverdichter Scrollverdichter Rootsgebläse Schraubenverdichter Brennkraftmaschinen Mechanische Bauteile Kurbeltrieb Kurbelgehäuse, Zylinder Zylinderkopf und Ventiltrieb Übungsaufgaben Kraftstoffe des Verbrennungsmotors Herkunft und Herstellungsprozess Der chemische Aufbau der Kraftstoffe Physikalisch-chemische Eigenschaften der Kraftstoffe Normtabellen der Kraftstoffkennwerte Kraftstoffadditive [4.2-1] Stöchiometrischer Luftbedarf, Lambda und Gemischheizwert Die Rußbildungsneigung von Kraftstoffen Die laminare Brenngeschwindigkeit und die Zündgrenzen Der Gemischheizwert : Alternative Kraftstoffe Übungsaufgaben Thermodynamik des Verbrennungsmotors Einführung Geschlossene Kreisprozesse :.~ Offene Vergleichsprozesse - das Modell des Vollkommenen Motors" Korrektur der Verbrennungsberechnung und Auswirkung der Dissoziation Der reale Motorprozess (Verlustteilung) Der Wärmestrom im Verbrennungsmotor Energiebilanz und -Umwandlung Motor- und Betriebskenngrößen 334 c> Hubvolumen und Verdichtungsverhältnis Die mittlere Kolbengeschwindigkeit Effektive Leistung und Drehmoment : Innere Leistung und Mitteldruck 338

5 X Wirkungsgrade und Kraftstoffverbrauch Die Zylinderfüllung - Kenngrößen des Ladungswechsels Die Motorenkennfelder Ladungswechsel Allgemeines Takt-Hubkolbenmotor Takt-Hubkolbenmotor Übungsaufgaben Der Prozessverlauf im Ottomotor Grundlagen der Gemischbildung Gemischbildungsverfahren Zündung Verbrennung Dieselmotor Grundlagen Einspritzverfahren Einspritzsysteme Strahlausbreitung und Gemischbildung Zündung und Verbrennung Schadstoffentstehung Übungsaufgaben Entwicklungsschwerpunkte Variabler Ventiltrieb (VVT) Benzin-Direkteinspritzung (BDE) Direkteinspritzung mit homogenem Gemisch Direkteinspritzung mit geschichtetem Gemisch Serienkonzepte 465 i Aufladung Mechanische Aufladung Abgasturboaufladung Downsizing^und Downspeeding Downsizing Downspeeding Moderne Konzepte bei Dieselmotoren Mehrfacheinspritzung und Einspritzverlaufsformung :5.2 Piezo-Injektor und variable Einspritzdüsen Homogeneous Charged Compression Ignition (HCCI) Übungsfragen Sonderverfahren Wankelmotor Stirling-Motor Dampfmotor Gasmotor Wasserstoffantrieb Atkinson-Zyklus und Miller-Verfahren 513 V Anhang: Stoffwerte zur Thermodynamik 516 Sachwortverzeichnis 523