Motorkunde 5 1. Motorkennlinien, praktische Arbeiten am Dieselmotor (Entlüften, Einstellarbeiten) 2. Ventilspiel Kontrollieren und Einstellen Vollastkennlinie: Die Charakteristik eines Motors kann auf dem Leistungsprüfstand ermittelt werden. Sie ergibt sich aus dem Verlauf der Leistung und des Drehmoments. Diese Werte werden üblicherweise über der Drehzahl angezeigt. Der Motor wird bei voll geöffneter Drosselklappe abgebremst. Die Last, die der Motor überwindet, ohne dass die Drehzahl absinkt, entspricht der jeweiligen Leistung. Die Werte werden über den gesamten Drehzahlbereich ermittelt. Drehmoment und Kraftstoffverbrauch werden hierbei in der Regel mit ermittelt. Drehmoment vs Leistung: Berger Christian 2012 1/7
Vergleich: Ein Gewichtheber und ein Sprinter wollen ein Gewicht einen Berg hochziehen: Gewichtheber schafft mehr Gewicht bewegt sich aber langsam benötigte Kraft x Weg steht für das Drehmoment Sprinter schafft nicht so viel Gewicht rennt aber den Berg hoch multipliziert mit der Geschwindigkeit entspricht der Leistung Übertrag auf das Auto, gleicher Berg, 2 verschiedene Wege: gerader Weg (Falllinie) viel Kraft erforderlich, niedrige Drehzahl Serpentinen weniger Kraft erforderlich dafür mit hoher Drehzahl Bei herkömmlichen Motoren handelt es sich im physikalischen Sinne um Wärmekraftmaschinen mit innerer Verbrennung. Der Kolben wird durch die Expansion eines schnell verbrennenden Gasgemisches nach unten gedrückt. Dieser auf den Kolben wirkende Gasdruck bewirkt die Kolbenkraft, die über das Pleuel auf die Kurbelwelle wirkt. Dies ergibt die Innenleistung oder auch indizierte Leistung. Da sich der Gasdruck während eines Arbeitsspiels ändert, rechnet man mit einem auf die Kolbenfläche wirkenden gedachten mittleren Arbeitsdruck, der auch mittlerer indizierter Kolbendruck genannt wird. Bei guten Zweiventilern erreicht der mittlere indizierte Kolbendruck Werte bis 11 bar und gute Vierventiler um die 12-13 bar. Mit diesem Wert lassen sich auch unterschiedliche Motorkonstruktionen in Bezug auf ihre Effektivität hin vergleichen. Beispiele von Ottomotoren mit sehr guten Arbeitsdrücken: BMW M3 14,13 bar bester Sauger Jaguar XKR 15,88 bar Kompressor Audi RS4 20,7 bar Turbo Ordne den folgenden Diagrammen die jeweilige Charakteristik zu: Die Diagramme stammen aus Motorzeitschiften und wurden Charakterisiert. Berger Christian 2012 2/7
Turbomotor mit außergewöhnlich kontinuierlicher Kraftentfaltung, sehr gute Fahrleistungen, ordentliche Laufkultur, gut auf die Motorcharakteristik abgestimmtes Sechsganggetriebe, aber unexakte Schaltung Durchzugsstarker, nicht besonders drehwilliger 2,4 Liter- Vierzylinder- Ottomotor, gut abgestuftes Fünfganggetriebe mit leichtgängiger Schaltung, zuschaltbarer Allradantrieb Kultivierter und temperamentvoller Vierventil- Vierzylinder mit 2,3 Liter Hubraum, durchzugstark und drehfreudig, ausgezeichnete Fahrleistungen, gut abgestuftes und leicht schaltbares Fünfganggetriebe Kultivierter Sechszylindermotor mit Vierventiltechnik, befriedigendes Durchzugsvermögen, ausgezeichnete Drehfreudigkeit, hohe Fahrleistungen, gut abgestimmtes, leicht schaltbares Fünfgangestriebe Berger Christian 2012 3/7
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2. Ventilspiel Kontrollieren und Einstellen http://www.youtube.com/watch?v=msvejo0sp3a&feature=player_embedded#! Man muss schon zugeben, dass dieses Thema für Pkw-Mechantroniker nicht mehr besonders anziehend ist, verfügen doch beinahe alle modernen Pkw über Hydrostößel. Aber Lkw- und besonders Motorrad-Mechatroniker müssen sich damit nach wie vor auseinandersetzen. Funktion Vor der Einstellung steht die Öffnung des Zylinderkopfes. Hier gibt es meist Deckel, die von Schrauben oder sogar Klemmmechanismen gehalten werden. Ventile und/oder deren Antrieb können auch durch größere, abschraubbare Gewindedeckel erreichbar sein. Dann wird es sehr wichtig, welches Ventil man bei welcher Stellung des Motors einstellen darf. Keine Probleme gibt es, wenn die Nockenwelle ebenfalls freiliegt. Dann dreht man mit geeigneten Mitteln so lange an der Kurbelwelle, bis der jeweilige Nocken etwa 180 verdreht zur höchsten Ventilerhebung steht. Es kommt bei der Ventilspiel-Einstellung also hauptsächlich darauf an, dass weder der zuständige Nocken noch ein evtl. vorhandener Ausläufer davon das Ventil betätigt. Deshalb gibt es bei nicht sichtbarer Nockenwelle in der Regel verbindliche Regeln für die Stellung des Motors. Wer diese Regeln nicht hat, kann einfach den Motor nach der größten Erhebung des Ventils 180 bezogen auf die Nockenwelle oder 360 bezogen auf die Kurbelwelle weiter drehen. Ist die richtige Stellung gefunden, wird die unten abgebildete Fühlerlehre gebraucht. Diese ist in der Regel bei einem Messbereich von 0,05-0,5 mm und einer Stufung von 0,05 mm ausreichend. Wenn man jetzt die vorgegebene Stelle im Ventiltrieb gefunden hat, an der das Spiel gemessen werden kann, zieht man das entsprechende Blatt mit dem Einstellwert durch. Das kann zwischen Nocken und Tassenstößel oder zwischen Schlepp-/Kipphebel und Nocken sein. Zur Beurteilung, ob der Einstellwert exakt erreicht wurde, ist eine gewisse Erfahrung mit der Ventilspiel-Einstellung nötig. Das Blatt der Fühlerlehre darf nicht zu leicht- und auch nicht zu schwergängig durchzuziehen sein. Hinzu kommt noch, dass Hersteller von Zweirädern auch noch Einstellwerte von z.b. 0,18 mm vorgeben, für die man dann kein Blatt in der Fühlerlehre hat. So kann man sich bei diesem Wert entscheiden, ob man mit strammen 0,2 mm oder saugenden 0,15 mm einstellt. Am besten beide Blätter einmal probehalber durchziehen. Es gibt kaum größere Unterschiede als bei der technischen Umsetzung der Einstellmöglichkeit. Weithin bekannt sind wohl Schlitzkopf- oder Inbusschrauben z.b. an Kipphebeln, mit Gabelschlüssel verdrehbare Umlenkpunkte von Schlepphebeln und kleine Plättchen, die in Tassenstößel eingelegt werden. Aber auch selbstsichernde Inbusschrauben in Tassenstößeln u. a. hat es in der Geschichte der Ventileinstellung gegeben. Die höchsten Anforderungen stellt wohl die Desmodromische Ventilsteuerung. Weniger hohe stellt offenbar der Motor einer Diesellok (2. Bild unten). Hier werden je zwei Ventile durch einen Nocken betätigt. Durch nur eine Einstellschraube bleibt an einem der beiden Ventile ein etwas größeres Spiel erhalten. Berger Christian 2012 6/7
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