kenngroessen

7/21/2019 kenngroessen

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HTWG KonstanzLabor frVerbrennungs-motorenProf. Dr.-Ing.Klaus Schreiner

BasiswissenVerbrennungsmotor 4 Kenngren von Verbrennungsmotoren

2007-08-22

4.1 Hubvolumen

4.2 Mitteldruck und Leistung

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Zylinderfllung und Mitteldruck

4.5 Mittlere Kolbengeschwindigkeit

4.6 Kolbenflchenleistung

4.7 Verdichtungsverhltnis4.8 Verbrennungshchstdruck

4.9 Hub-Bohrung-Verhltnis

4.10 Kennfelder

4.11 Leistungsgrenzen und Tuning

4.12 Fahrzeug-Fahrleistungen

Bild 4.1Verwendung nur zum persnlichen Gebrauch im Rahmen der Seminarmitschrift zulssig

4 Kenngren

1 Grundlagen

13 Emissionen14 Motorsimulation

16 Antriebsstrang

15 Motorelektronik

8 Ladungswechsel

9 Ottomotoren

3 Thermodynamik

7 Bauteile

6 Krfte / Momente

11 Altern. Antriebe

12 Aufladung

10 Dieselmotoren

5 Auslegung

2 Kraftstoffe

17 Formelverz.

18 Literatur

19 Animationen

20 Beispiele

21 Aufgaben22 Quiz
http://04_kenngroessen.pptx/http://01_ueberblick.pptx/http://13_emissionen.pptx/http://14_motorsimulation.pptx/http://16_antriebsstrang.pptx/http://15_motormanagementsysteme.pptx/http://08_ladungswechsel.pptx/http://09_ottomotor.pptx/http://03_thermodynamik.pptx/http://07_konstruktionselemente.pptx/http://06_kraefte_und_momente.pptx/http://11_alternative_antriebe.pptx/http://12_aufladung.pptx/http://10_dieselmotor.pptx/http://05_auslegung.pptx/http://02_kraftstoffe.pptx/http://17_formelsammlung.pptx/http://18_literaturverzeichnis.pptx/http://19_animationen.pptx/http://20_anwendungsbeispiele.pptx/http://21_aufgaben.pptx/http://22_quizfragen.pptx/http://22_quizfragen.pptx/http://21_aufgaben.pptx/http://20_anwendungsbeispiele.pptx/http://19_animationen.pptx/http://18_literaturverzeichnis.pptx/http://17_formelsammlung.pptx/http://02_kraftstoffe.pptx/http://05_auslegung.pptx/http://10_dieselmotor.pptx/http://12_aufladung.pptx/http://11_alternative_antriebe.pptx/http://06_kraefte_und_momente.pptx/http://07_konstruktionselemente.pptx/http://03_thermodynamik.pptx/http://09_ottomotor.pptx/http://08_ladungswechsel.pptx/http://15_motormanagementsysteme.pptx/http://16_antriebsstrang.pptx/http://14_motorsimulation.pptx/http://13_emissionen.pptx/http://01_ueberblick.pptx/http://04_kenngroessen.pptx/


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BasiswissenVerbrennungsmotor

Datum genderte Folien nderungen

2007-06-01 4.32 4.64

4.65 4.72

New: Drive train system

New position of slides2007-08-20 4.19; 4.20 deleted

2007-11-12 4.3 Info added

2008-02-11 alle Folien komplett neue Struktur der Unterlagen

2008-09-26 4.18 gelscht

2009-02-19 4.24 Audi Q7

2010-12-07 4.204.19

4.18

gelschtneu: FEV-Streubnder

aktualisiert

2011-02-28 4.8 gelscht

2011-03-31 4.10 modifiziert

2011-08-05 4.3

4.15

aktualisiert

Neu

2012-02-27 4.3 aktualisiert



4 Kenngren: nderungsdokumentation

2012-07-19 Bild 4.2Verwendung nur zum persnlichen Gebrauch im Rahmen der Seminarmitschrift zulssig


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Kenngren von aktuellen Verbrennungsmotoren

2012-06-22

Vh/ l s/D n / (1/min)vm/

(m/s)pe/ bar

be/(g/kWh) e

pmax/ bar(Pe/VH)/ (kW/l)

(m/Pe) /(kg/kW)

Kleinmotoren (2-Takt) < 0,1 1,1 4000 ... 8000 5 ... 12 3 6 35

Otto-Motoren

Motorrad (2-Takt) 0,1 ... 0,3 0,8 ... 1,1 7 ... 11 4500 ... 12000 5 ... 19 4 ... 12 350 ... 600 0,25 ... 0,15 30 ... 50 30 ... 100 0,5 ... 5

Motorrad (4-Takt) 0,1 ... 0,5 0,7 ... 1,2 8 ... 11 5000 ... 10000 12 ... 25 7 ... 12 270 ... 350 0,32 ... 0,25 30 ... 50 30 ... 70 0,5 ... 4

Rennmotor (mit Aufl.) 0,2 ... 0,4 0,5 ... 0,7 7 ... 11 < 19000 < 30 12 ... 56 250 ... 300 0,35 0,28 < 500 0,2 ... 0,8

Pkw (ohne Aufl.) 0,3 ... 0,6 0,7 ... 1 6 ... 14 4500 ... 8000 9 ... 25 7 ... 14 230 ... 350 0,37 ... 0,25 30 ... 60 30 ... 75 1 ... 3

Pkw (mit Aufl.) 0,3 ... 0,6 0,7 ... 1 7 ... 11 5000 ... 7000 9 ... 20 11 ... 30 230 ... 380 0,37 ... 0,22 50 ... 120 50 ... 105 1 ... 3

Diesel-Motoren

Pkw (ohne Aufl.) 0,3 ... 0,6 0,9 ... 1,1 20 ... 24 3500 ... 5000 9 ... 14 6 ... 10 220 ... 300 0,40 ... 0,30 50 ... 75 20 ... 35 3 ... 5

Pkw (mit Aufl.) 0,3 ... 0,6 0,9 ... 1,1 16 ... 22 3500 ... 5000 9 ... 16 7 ... 29 200 ... 290 0,42 ... 0,30 100 ... 200 30 ... 65 2 ... 4

Lkw (mit Aufl.) 1 ... 2 0,9 ... 1,4 10 ... 22 1800 ... 3200 9 ... 14 15... 25 195 ... 240 0,44 ... 0,35 100 ... 200 13 ... 40 3 ... 9

grere Schnelllufer 2 ... 10 1,0 ... 1,3 11 ... 20 1000 ... 2500 7 ... 14 6 ... 30 190 ... 210 0,45 ... 0,40 100 ... 200 9,5 ... 40 5,5 ... 11

Mittelschnelllufer 10 ... 200 1,0 ... 1,5 11 ... 15 200 ... 1000 5 ... 11 15 ... 25 170 ... 190 < 0,50 100 ... 200 4,5 ... 7,5 11 ... 19

Langsamluf. (2-Takt) 100 ... 1600 1,7 ... 3,8 11 ... 15 50 ... 200 5 ... 10 9 ... 20 160 ... 170 < 0,55 100 ... 200 1,5 ... 3 40 ... 55



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BasiswissenVerbrennungsmotor Definition von Hubvolumen, Drehmoment und Leistung


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung

4.5 Kolbenge-schwindigkeit

4.7 Verdichtungs-verhltnis

4.8 Verbr.-hchstdruck


4.10 Kennfelder

4.11 Leistungs-grenzen

4.12 Fahrzeug-berechnung

4.6 Kolben-flchen-leistung

2

2

Cylinder displacement (Zylinderhubvolumen) :4

Displacement (Motorhubvolumen):4

2Angular speed (Winkelgeschwindigkeit): 2

Effective engine power output (Effek. M

h K

H h

V A s D s

V z V z D s

dn

dt T

= =

= =

= = =

otorleistung): 2e

P M n M = =

s piston stroke KolbenhubVh cylinder displacement Zylinderhubvolumen

VH displacement Gesamt-Hubvolumen

AK cylinder bore cross-sectional area Kolbenquerschnittsflche

z number of cylinder Zylinderzahl

angular speed Winkelgeschwindigkeit

n eninge speed Drehzahl

crank angle Kurbelwinkel

T time for one engine revolution Zeit fr eine Motorumdrehung

M torque, moment Motordrehmoment

Pe effective engine power output Effektive Motorleistung


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BasiswissenVerbrennungsmotor Definition von Mitteldruck und Leistung


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder




Arbeit der Gaskrfte am Kolben WK:

pi= pmi: indizierter oder innerer Mitteldruck(Volumennderungsarbeit pro Hubvolumen)

Innere Arbeit:

Innere Leistung:

K K K mi h i hd d dW W p V p A x p V p V+= = = = + =

i, Motor i H

i, Zyl i h

W p V

W p V

=

=

K Ki, Zyl

ASP

ASP

ASP

i, Zyl i h

i, Motor i h i H

1

dW WP

dt t

tn

P i n p V

P i n z p V i n p V

= =

=

=

= =

WK internal workat piston

innere Arbeit am

Kolben

pi= pmi internal or

indicatedmean effectivepressure IMEP

innerer oder

indizierterMitteldruck

Wi internal orindicated work

innere Arbeit

Pi internal orindicated

power

innere Leistung

tASP duration of aworking cycle

Zeit fr ein

Arbeitsspiel

n engine speed Motordrehzahl

nASP number ofworking cycles

per time

Zahl der

Arbeitsspiel pro

Zeit

2011-08-05


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BasiswissenVerbrennungsmotor Definition von effektiver Leistung und Reibungsverlusten


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder




H

2

2

e e H

e

P n M i n p V

Mp

i V

= =

=

Effektive Leistung und Reibleistung:

Effektive Leistung, Mitteldruck und Moment:

4 Mglichkeiten, den Motor zu beschreiben:Leistung, Moment, Arbeit, Mitteldruck:

e i r e H

r r H

P P P i n p V

P i n p V

= =

=

e i r

i r

e i r

e i r

P P P

M M M

W W W

p p p

=

=

=

=

Taktzahl i:

2-stroke engine: i= 1

4-stroke engine: i= 0,5

Pe effective power effektive Leistung

pe break meaneffectivepressureBMEP

effektiver

Mitteldruck

Pr friction power Reibleistung

pr friction meaneffectivepressureFMEP

Reib-Mitteldruck

i number ofworking cyclesper revolution

Taktzahl

2011-08-05


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BasiswissenVerbrennungsmotor Definition des Mitteldruckes

Je grer die Ladungswechselverluste sind, umso kleiner ist der Mitteldruck.

Quelle: Pischinger Bd. 1

2005-03-15

Mitteldruck beim 4-Takt-MotorMitteldruck beim 2-Takt-Motor


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder





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BasiswissenVerbrennungsmotor Wirkungsgrade


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder




Mechan.

WirkungsgradOttomotor Dieselmotor

2-stroke 0,75 ... 0,88 0,75 ... 0,92

4-stroke 0,70 ... 0,90 0,70 ... 0,92

Gtegrad

Otto engine 0,4 ... 0,7

Diesel engine 0,7 ... 0,9

e

eB u

ii

B u

e em

i i

ig

v

Be

e e u

B B

SB

benefit NutzenEfficiency = Wirkungsgrad =

effort Aufwand

1

P

m H

P

m H

P p

P p

mb

P H

V mV

v v

=

=

=

= =

=

= =

= =

i indicatedefficiency

innerer

Wirkungsgrad

e effectiveefficiency

effektiver

Wirkungsgrad

m mechanicalefficiency

mechanischer

Wirkungsgrad

V efficiency of theideal standardcycle

therm. Wirkungs-

grad des Ver-

gleichsprozesses

g efficiency of cycle

factor

Gtegrad

be brake specificfuel consumptionBSFC

effektiver, spezi-

fischer Kraftstoff-

verbrauch

VS fuel consumptionper distance = 1 /(fuel economy)

streckenbezpge-

ner Kraftstoff-

verbrauch

2011-08-05


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BasiswissenVerbrennungsmotor Wirkungsgrade des Ladungswechsels

2011-08-05

Der Motor kann nur so viel Leistung abgeben, wie Kraftstoff verbrannt werden kann.Zur Verbrennung dieses Kraftstoffes wird Luft gem dem Luftverhltnis bentigt:Leistung bentigt Luft!


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder




Ladung durch Motor g g g

theor. h theor. h hvor Zyl. vor Zyl.

g B L

g L

bei ES im Zyl. Zyl

l

theor. h vor Zyl.

lZ

a

conv. Otto engine:

Diesel engine:

With

a

m m m mR T R T

m V V p i n V p

m m m

m m

m m R T

m V p

= = = =

= +

=

= =

=

Z

Frischladung

S

Frischladung Rest

4-stroke engines with small

valve overlap(Ventilberschneidung): 1.

m

m m

=+

l

l

4-stroke: 0,7...1,1

2-stroke: 0,5...0,7

=

=

avolumetricefficiency

Luftaufwand

l volumetricefficiencyLiefergrad

Z Fanggrad

S Splgrad

mg charge per cycleLadungseinsatz je

ASP

mtheor.theoreticalcharge per cycle

theor. Ladung je

ASP

mZyl

fresh chargeinside cyl. afterIVC

Frischladung, die

sich bei ES im

Zylinder befindet

density Dichte der Ladung


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BasiswissenVerbrennungsmotor Abhngigkei t des Liefergrades von der Motordrehzahl

Quelle: Hackbarth


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder





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Gemisch verdichtend

(typisch Ottomotor mitSaugrohreinspritzung)

Luft verdichtend

(typisch Dieselmotor oder direkteinspritzender Ottomotor)

Zylinderfllung und Mitteldruck

2011-03-31

= + u u

e e a

vor Zyl min 1Hpp

R T L

Abschtzung des Zustandes vor dem Zylinder: Umgebungszustand beim Saugmoto r Zustand nach Verdichter beim aufgeladenen

Motor

=

u ue e a

vor Zyl min

Hpp

R T L

pelsst sich nur steigern durch besseren Wirkungsg rad besseren Ladungswechsel Aufladung mit Ladeluf tkhlung


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder




Fr den Umsetzungsgrad u gilt nherungsweise: 1: u = 1< 1: u =


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BasiswissenVerbrennungsmotor Mittlere Kolbengeschwindigkeit

2004-02-15

Die Drehzahl von Hubkolbenmotoren lsst sich nicht beliebig steigern:o zunehmende Massenkrfteo zunehmende Reibungskrfteo abnehmende Fllung (Strmungsverluste beim Ladungswechsel)o zunehmendes Geruscho zunehmender Verschlei

Insbesondere die Massenkrfte und der Verschlei begrenzen dieDrehzahl nach oben. Als Kenngre dient die mittlere

Kolbengeschwindigkeit vm:

Mittlere Kolbengeschwindigkeit heutiger Motoren aus Tabelle (Blatt 4.2)

Ziel: Steigerung von vmohne Einbue an Lebensdauer.

Die maximale Kolbengeschwindigkeit vmaxliegt in Abhngigkeit vomPleuelstangenverhltnis um 60% ... 65% ber der mittlerenKolbengeschwindigkeit.

2mv s n=


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder





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Kolbenflchenleistung

Die Kolbenflchenleistung ist eine wichtige Kenngre zur Beschreibung derthermischen Belastung eines Verbrennungsmotors. Sie ergibt sich als Quotientaus effektiver Motorleistung und Summe aller Kolbenquerschnittsflchen:

Mit der mittleren Kolbengeschwindigkeit ergibt sich die

Kolbenflchenleistung

Typische Werte fr die Kolbenflchenleistung:

Pkw-Otto-Saugmotoren: 0,5 kW/cm2

Pkw-Diesel-Saugmotoren: 0,3 kW/cm2

Pkw-Diesel-Turbomotoren: 0,6 kW/cm2

2008-02-12

e e e h e Ke

K K KK

P P i n p z V i n p z s Ai n p s

A z A z A z A

= = = =

2mv s n=

em e

2K

P iv p

A=

4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder





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BasiswissenVerbrennungsmotor Verdichtungsverhltnis

2004-02-15

Ottomotor: mglichst hoch wegen des Wirkungsgrades, aber nichtzu hoch wegen des Klopfens

Dieselmotor: mglichst hoch, um durch hohe Kompressionsend-temperaturen die Selbstzndung auch bei Kaltstartsicherzustellen, aber nicht zu hoch wegen Ventiltaschen,

Muldentiefe, Verbrennungshchstdruck (deswegen beiaufgeladenen Motoren niedriger)

Verdichtungsverhltnis max h c

min c

V V V

V V

+= =

-Werte fr heutige 4-Takt-Motoren:

Ottomotor: 6,5 ... 10 (12)

Dieselmotor: (9) 12 ... 22


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder





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BasiswissenVerbrennungsmotor Verbrennungshchstdruck

2012-07-19

Typische Zahlenwerte fr den Verbrennungshchstdruck pmax(leiderveraltet auch Znddruck genannt):

Ottomotoren: 30 bar ... 120 barDieselmotoren ohne Aufladung: 50 bar ... 75 barDieselmotoren mit Aufladung: 100 bar ... 200 bar

Anhaltswerte fr Dieselmotoren:

Ottomotor: pmaxergibt sich aus dem Kompressionsenddruck und demZndzeitpunktDieselmotor: pmaxwird ber den Verbrennungsbeginn (Einspritzbeginn)

so festgelegt, dass konstruktive Grenzen eingehaltenwerden.

6 7 Langsamlufer

6 8 Mittelschnelllufer

6 10 Schnelllufer

max e

max e

max e

p ... p

p ... p

p ... p

=

=

=


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder




Quelle: TP 17/2011


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BasiswissenVerbrennungsmotor Verbrennungshchstdrcke aktueller Otto- und Dieselmotoren


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder




Quelle: TP 17/2011


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BasiswissenVerbrennungsmotor Hub-Bohrung-Verhltnis

2004-02-15

s/D < 1: kurzhubig (eher Otto-Motor)

s/D = 1: quadratisch

s/D > 1: langhubig (eher Diesel-Motor)

Hinweis: Details zur Wahl des optimalen Hub-Bohrung-Verhltnisses: Kap. 5


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder





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HTWG KonstanzLabor frVerbrennungs-motorenProf. Dr.-Ing.

Klaus Schreiner

BasiswissenVerbrennungsmotor Kennfelder

Quelle: Pischinger Bd. 1

2004-02-15

Kennfelder geben das stationre Betriebsverhalten des Motors in Abhngigkeit vonDrehmoment und Drehzahl wieder. Statt dem Drehmoment Mwerden auch dereffektive Mitteldruck pmeoder die effektive Leistung Peverwendet.

Im Kennfeld werden alle wichtigen Betriebsdaten in Form von Isolinien dargestellt.


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder





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Klaus Schreiner

BasiswissenVerbrennungsmotor Voll lastkurve: Streuband bei aufgeladenen Ottomotoren

Quelle: MTZ 5/2010


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder





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Klaus Schreiner

BasiswissenVerbrennungsmotor Volllastkurve: Manahmen beim Audi TT RS R5 2,5 l

Quelle: MTZ 5/2010


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder





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Klaus Schreiner

BasiswissenVerbrennungsmotor FEV-Streubnder im Bestpunkt und im Teillastpunkt (n = 2000/min; pe= 2 bar)

Quelle: MTZ 9/2010

2004-02-15

OttomotorenBeispiel: M-276-Motor von Mercedes


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder





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Klaus Schreiner

BasiswissenVerbrennungsmotor Performance map of an DC Smart engine

Quelle: MTZ 1/2005

2005-09-23

Smart CDI-engine3 cylindersVH= 1493 cm

3

s = 92 mmD = 83 mmPe= 70 kW at n = 4000/minM = 210 Nm at n = 1800/min 2800/min

spec. eff. fuel consumpt ion in g /kWh


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder





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Klaus Schreiner

BasiswissenVerbrennungsmotor Performance map of DC A-Klasse

Quelle: MTZ-Sonderheft 10/2004

2005-09-23

DC A 2004 cylindersVH= 2034 cm3

s = 94 mmD = 83 mmPe= 100 kW at n = 5500/min

M = 185 Nm at n = 3500/min 4000/min

spec. eff. fuel consumpt ion in g/kWh


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder





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Klaus Schreiner

BasiswissenVerbrennungsmotor Performance map of DC A-Klasse

Quelle: MTZ 1/2005

2005-09-23

DC A 200 CDI4 cylindersVH= 1991 cm3

s = 92 mmD = 83 mmPe= 103 kW at n = 4200/minM = 300 Nm at n = 1600/min 3000/min

spec. eff. fuel consumpt ion in g /kWh


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder





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Klaus Schreiner


Performance map of 12V-TDI-engine in Audi Q7

Quelle: MTZ 11/2008


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder





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Klaus Schreiner

BasiswissenVerbrennungsmotor Performance map of typical Euro 3 truck engine

Quelle: MTZ 5/2005

2005-09-23

eff. efficiency in %

191 g/kWh

280 g/kWh


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder





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Klaus Schreiner

BasiswissenVerbrennungsmotor Intake manifold vacuum of a conventional Otto-engine

The greater the intake manifold vacuum, the greater the pumping losses(Ladungswechselverluste).Quelle: MTZ 10/2004

Quelle: MTZ 10/2004


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder




B i i


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Klaus Schreiner


Manahme Methode Nachteile Abhi lfe

Hubvolumen

vergrern

Hub und/oder

Bohrung

grere Massenkrfte,

Zunahme anReibungsverlusten Begrenzung der

Kolbengeschwindigkeit

bergang zu mehr

Zylindern

pmesteigern mehr Kraftstoff Begrenzung derZylinderfllung

Reibungsverluste

Gtegrad Verschlei

Aufladung gibtbessereZylinderfllung

Drehzahl steigern Vorteil: pmewird kleiner Reibungsverluste

steigen Zylinderfllung wird

schlechter

Verschlei wird grer Begrenzung durchKolbengeschwindigkeit

KurzhuberAber: GrererDurchmesser,flacher Brennraum(schlecht fr

Gemischbildungund Verbrennung)schwerere Kolben,grereMassenkrfte

Manahmen zur Leistungssteigerung


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder




B i i


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Klaus Schreiner


Manahme Details

Drehzahl steigern Ntzt nur dann, wenn auch der Ladungswechsel verbessert wird.

Hubraum-vergrerung

Relativ einfach- Bohrung vergrern (1 mm 2 mm bringt ca. 2 % 5 %)

Probleme: Wandstrke, bermakolben, Abstimmung vonLaufflchen, Kolben und Kolbenringen

- Grerer Kolbenhub: Sehr problematisch: neue Kurbelwelle; neuePleuelstange oder verringerte Kompressionshhe des Kolbens

Ladungswechsel-charakteristikndern

Andere Nockenwellenauslegung (Steuerzeiten, Geometrie)Problem: schlechterer Drehmomentverlauf bei kleinerenDrehzahlen; geringere Lebensdauer; zustzlich mssen dieSaugrohrlngen angepasst werden; eventuell auch dieAbgasanlage; hrtere Ventilfedern; Ventilsitz

Entdrosselungder Saugrohreund derAbgasanlage

Andere Querschnitte (Achtung: Wandstrken); Kanten undbergnge glttenVentile vergrern

Verdichtungs-verhltnisanheben

Abfrsen des Zylinderkopfes oder neue Kolben (Achtung: Freigangfr die Ventile); nderung des Zndzeitpunktes

Engine tuning

Quelle: Stoffregen


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder




B i i


30/38


Klaus Schreiner


Beim heutigen Serienstand der Verbrennungsmotoren sind Verbesserungen durchTuningmanahmen nur sehr eingeschrnkt mgl ich.

Manahme Details

Reibung verringern Reduzierung der Lagerbreite (Achtung: Lebensdauer);

Gegengewichte an der Kurbelwelle aerodynamisch gnstigergestalten

Massenkrfte reduzieren Kolben, Pleuel, Ventile, Ventilfedern, Federteller,Ventilbettigung: Material entfernen oder leichtereWerkstoffe (z.B. Titan)Achtung: Steifigkeit und Festigkeit darf nicht geringerwerden.

Gewicht reduzieren Kurbelwelle, Kupplung: Massentrgheitsmomente werdengeringer

Engine tuning

Quelle: Stoffregen


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder




Basiswissen


31/38


Klaus Schreiner


Fcw

Froll

FGewicht = m gFsteig

Power requirement of a passenger car

2007-03-19

engine road resistance air resistance road gradient acceleration

roadresistance

2air resistance

road gradient

acceleration

cos

2sin

W

corr

P P P P P

PFv

F m g

F v c A

F m g

F m a

= + + +

=

=

=

=

=

: power

: force: car speed: car weight

: car weight corrected with

momentum of inertiaof rotating parts

rolling resistance coefficient: gravity constant

: angle of gradient

: air density

: drag coefficient

: a

:

W

corr

P

F

v

m

m

g

c

A ir resistance area: accelerationa


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder




Basiswissen P i f


32/38


Klaus Schreiner

BasiswissenVerbrennungsmotor Power requirement of a passenger car

2006-02-07

0

20

40

60

80

100

120

0 50 100 150 200 250

car speed / (km/h)

power/kW

Example: DC A 200Pe = 100 kWm = 1270 kg

cW = 0,31A = 2,4 m2 horizontal roadway10 %25 %50 %100 %

road gradient

air resistance


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder




Basiswissen E i


33/38


Klaus Schreiner

BasiswissenVerbrennungsmotor Engine power

2006-02-07

0

2

4

6

8

10

12

0 2000 4000 6000

engine speed / (1/min)

me

aneffectivepre

ssure/bar

Example: DC A 200Pe = 100 kWm = 1270 kgcW = 0,31

A = 2,4 m2

230240

250

275

300

340

400

600

eff. spec. fuelconsumption in g/kWh


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung





4.10 Kennfelder




Basiswissen G b i (G t i b b t f )


34/38


Klaus Schreiner

BasiswissenVerbrennungsmotor Gearbox spacing (Getriebeabstufung)

2006-02-07

0

50

100

150

200

250

0 2000 4000 6000


carspeed/(km

/h)


cW = 0,31A = 2,4 m2

gear no. 5

4

3

2

1


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad

4.4 Fllung4.5 Kolbenge-

schwindigkeit




4.10 Kennfelder




Basiswissen E i


35/38


Klaus Schreiner


2006-02-07

0

2

4

6

8

10

12

0 2000 4000 6000


me

aneffectivepre

ssure/bar

horizontalroadwaygear no. 5

4

3

2

1

50 km/h

75 km/h

100 km/h

125 km/h

150 km/h


A = 2,4 m2

230240

250

275

300

340

400

600

eff. spec. fuelconsumption in g/kWh


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad


schwindigkeit




4.10 Kennfelder




Basiswissen E i


36/38


Klaus Schreiner


2006-02-07

0

20

40

60

80

100

0 2000 4000 6000


effectivepower/kW

horizontalroadwaygear no. 5

4

3

2

150 km/h75 km/h

100 km/h

125 km/h

150 km/h


A = 2,4 m2


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad


schwindigkeit


4.8 Verbr.-

hchstdruck


4.10 Kennfelder




Basiswissen Power requirement of a passenger car


37/38


Klaus Schreiner

BasiswissenVerbrennungsmotor Power requirement of a passenger car

2006-02-07

0

20

40

60

80

100

120

0 50 100 150 200 250

car speed / (km/h)

power/kW


cW = 0,31A = 2,4 m2 horizontal roadway10 %25 %50 %100 %

road gradient

gear no. 54321

engine power

air resistance


4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad


schwindigkeit


4.8 Verbr.-

hchstdruck


4.10 Kennfelder




Basiswissen Tractive power diagram (Zugkraftdiagramm)


38/38


Kl S h i

Verbrennungsmotor Tractive power diagram (Zugkraftdiagramm)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 50 100 150 200 250

car speed / (km/h)

tractivepower/N

10 %

25 %

50 %

100 %

road gradient

gear no. 54

3

2

1

0 %


A = 2,4 m2

4.1 Hubvolumen

4 Kenngren

4.2 Mitteldruck

4.3 Wirkungsgrad


schwindigkeit


4.8 Verbr.-

hchstdruck


4.10 Kennfelder




Documents

kenngroessen