Prüfungsfragenkatalog Kfz-Antriebe

Seite 266 Kraftfahrzeug-Antriebe

17 KATALOG DER PRÜFUNGSFRAGEN

Die nachfolgenden Prüfungsfragen ersetzen den Prüfungsfragenkatalog der Vorgängervorlesung Verbren-nungskraftmaschinen Grundzüge von 3. März 2007 sowie die Ausgabe vom 25. Jänner 2012. Die Termine der Vorlesungsprüfungen am Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik sind dem Anschlagbrett zu entnehmen oder auch online unter http://www.ifa.tuwien.ac.at zu erfahren.

Prüfungsfragenkatalog zur Vorlesung Kraftfahrzeug-Antriebe27

Ausgabedatum: 16. Februar 2012

2.1 Erklären Sie den Begriff Wärmekraftmaschine exakt.

2.2 Geben Sie einen Überblick (Tabelle) zur Systematik der Einteilung von Wärmekraftmaschinen und gehen Sie besonders auf offene Prozesse und zyklische Verbrennung ein.

2.3 Erläutern Sie VKM anhand einer Einteilungssystematik

2.4 ▪ Nennen Sie grundlegende Konstruktionseigenschaften von Verbrennungskraftmaschinen und geben Sie Beispiele für drei Unterscheidungsmerkmale an.

▪ Skizzieren Sie grob den Aufbau eines Pkw-Hubkolbenmotors und bezeichnen Sie die Hauptbestandteile.

2.5 Erläutern Sie kurz die Entwicklung der Österreichischen Handelsbilanz auf dem automobilen Sek-tor seit den Achtzigerjahren. War diese positiv oder negativ – warum?

2.6 ▪ Welche wirtschaftliche Bedeutung hat die Fahrzeug-Industrie weltweit? ▪ Geben Sie die Entwicklung des Fahrzeugbestands (grob) und des Absatzes (grob) an.

3.1 Nennen Sie die vier Hauptanteile des Gesamtfahrwiderstands Z eines Fahrzeugs, erläutern Sie diese Anteile und geben Sie die Gleichungen für den Gesamtwiderstand an.

3.2 Skizzieren Sie ein schematisches Bedarfs- und Lieferkennfeld inklusive der Leistungshyperbel. Tragen Sie auch die Gangstufen ein.

4.1 Nennen Sie die 5 wichtigsten Kenngrößen von Verbrennungsmotoren und erläutern Sie deren praktische Bedeutung!

4.2 Zeichnen Sie das komplette p-V-Diagramm (vollständiger Zyklus) für den Zweitakt- und für den Viertakt-Motor auf. Vergessen Sie nicht den Ladungswechsel. Erläutern Sie die Bedeutung für den Motor und den Kunden/Anwender.

4.3 Erläutern Sie das geometrische Verdichtungsverhältnis anhand von Skizzen für den Zwei- und Viertaktmotor und geben Sie die wesentlichen Zusammenhänge und Formeln an.

4.4 Nennen Sie typische -Größenbereiche heutiger Motoren (mindestens für 4 verschiedene Motor-bauarten; gehen Sie insbesondere auch auf Klein- und Großmotoren ein).

4.5 Leiten Sie den Kolbenweg s, die Kolbengeschwindigkeit und die Kolbenbeschleunigung als Funk-tion von Drehzahl und der geometrischen Winkelverhältnisse am Kurbeltrieb ab. Verwenden Sie zur Vereinfachung eine mathematische Reihenentwicklung:

√

Geben Sie dabei aussagekräftige Skizzen für die geometrischen Verhältnisse von Kolbenweg, Kolbengeschwindigkeit und Kolbenbeschleunigung an.

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Nomenklatur der Fragennummerierung: {Kapitel}.{Fragennummer}

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Kraftfahrzeug-Antriebe Seite 267

4.6 Was versteht man unter der mittleren Kolbengeschwindigkeit cm? Geben Sie die mathematische Formel dafür an und erklären Sie deren Aussagekraft für die Motorauslegung (mind. 4 Kriterien).

4.7 Geben Sie Größenordnungen der mittleren Kolbengeschwindigkeit im Vergleich zur maximalen Motordrehzahl für unterschiedliche Motortypen an. Denken Sie dabei an Hochleistungsmotoren sowie Großmotoren in der gesamten Bandbreite (mindestens für 5 Bauarten angeben).

4.8 Geben Sie eine formelmäßige Beziehung zwischen Drehmoment, Drehzahl und Leistung an und erläutern Sie die Drehmomentmessung am Prüfstand mittels Skizze.

4.9 Welche Bedeutung hat der indizierte Mitteldruck und wie unterscheiden sich in der Definition Zwei- und Viertaktmotor?

4.10 Erklären Sie den Begriff Mitteldruck bei den motorischen Kenngrößen. Wie hängt dieser mit Leis-tung und spezifischer Arbeit zusammen? Geben Sie eine Ableitungsformel für den indizierten Mitteldruck pmi an und zeichnen Sie dafür ein p-V-Diagramm.

4.11 Geben Sie die Gleichungen für den effektiven Mitteldruck pme und den indizierten Mitteldruck pmi an.

4.12 Wie hängen pme und pmi über die Reibung zusammen? (Formel)

4.13 Nennen Sie typische effektive Mitteldrücke heutiger Motoren für mindestens 5 Motorkategorien (Motorradmotor, Rennmotor, Pkw-Motor, Nutzfahrzeugmotor, o.ä.)

4.14 Geben Sie die Berechnungsgleichungen für den spezifischen Verbrauch be an.

4.15 Geben Sie typische Größenwerte in ausgeführten Motorentypen für be an (mindestens 4).

4.16 Erklären Sie die Begriffe effektiver und indizierter Wirkungsgrad in Worten und anhand von Be-stimmungsgleichungen.

4.17 Wie ist der mechanische Wirkungsgrad gleichungsmäßig definiert und wie kann dieser in Worten erklärt werden? Geben Sie den gleichungsmäßigen Zusammenhang zwischen effektivem und indiziertem Mitteldruck über den mechanischen Wirkungsgrad an.

4.18 ▪ Nennen Sie den wichtigen Zusammenhang von Wirkungsgrad allgemein und spezifi-schem Verbrauch eines Motors. Welche elementare Gleichung beschreibt diese Relation (Angabe ist Musserfordernis)?

▪ Geben Sie typische effektive Wirkungsgrade heutiger Motoren an (mind. 4).

4.19 Mit den definierten Wirkungsgradgrößen lässt sich die so genannte Wirkungsgradkette angeben. Stellen Sie diese Struktur als Schachteldiagramm dar.

4.20 ▪ Luftaufwand und effektiver Mitteldruck: Geben Sie die Definitionsgleichung für den Luft-aufwand an. Was versteht man darunter?

▪ Geben Sie den wichtigen Zusammenhang zwischen Luftaufwand und effektivem Mittel-druck in Form der Zusammenhangsgleichung an. Erläutern Sie diesen auch in Worten.

4.21 Erläutern Sie den Zusammenhang zwischen Gemischheizwert und Mitteldruck anhand des Glei-chungszusammenhangs in Worten. Welchen Einfluss hat dieser Zusammenhang auf die Laststeu-erung eines Motors?

4.22 Erklären Sie die Kenngrößen Luftbedarf und Luftverhältnis im Detail.

4.23 ▪ Weshalb hat das Luftverhältnis (auch Luftzahl genannt) eine dominante Bedeutung beim Verbrennungsmotor? Gehen Sie insbesondere auf Laufunruhe und Zündgrenzen kurz ein.

▪ Was versteht man unter fettem und magerem Gemisch?


4.24 Wozu dienen Bezugs- und Normzustände? Geben Sie ein wichtiges Beispiel für einen Bezugszu-stand in Europa an.

4.25 Welche physikalischen Größen des Motors werden für Ähnlichkeitsbetrachtungen herangezogen?

4.26 Ähnlichkeitsgesetze:

▪ Welche Kenngröße des Motors ist für die Ähnlichkeit der Gaskräfte entscheidend? (Mit Ab-leitung)

▪ Welche für die Massenkräfte (ohne Ableitung, nur in Worten)?

4.27 ▪ Wozu dient ein Kennfeld, was kann darin dargestellt werden? ▪ Was wird in einem Motorkennfeld mit Fahrwiderstandslinien des damit betriebenen Fahr-

zeuges dargestellt? ▪ Was kann man daraus ersehen?

4.28 Skizzieren Sie prinzipiell die Verläufe der spezifischen Kraftstoffverbrauchslinien eines Ottomotors im Kennfeld.

5.1 Nennen Sie Energiequellen auf fossiler und nichtfossiler Basis.

5.2 ▪ Geben Sie die Klassifizierung der Kohlenwasserstoffkraftstoffe in ihre 4 Gruppen an. Wei-ter geben Sie die Summenformel und das Strukturbild von zwei Paraffinen an.

▪ Wie unterscheiden sich Iso- von Normal-Paraffinen? ▪ Welche wesentlichen Eigenschaftsunterschiede in Bezug auf die Motoranwendung resul-

tieren daraus (denken Sie an Cetanzahl, Oktanzahl, Heizwert, etc.)?

5.3 Was versteht man unter Aromaten (chemische Struktur und Summenformel angeben)?

5.4 Erklären Sie die Begriffe Siedetemperatur und Siedeverhalten von Kraftstoffen. Skizzieren Sie typi-sche Siedekurven für Benzin und Diesel. Inwiefern ist dieser Verlauf für die Funktion eines Motors relevant? Warum haben diese beiden Kraftstoffe keine Siedetemperatur?

5.5 Wie ändert sich die Siedetemperatur mit steigender Kohlenstoffzahl des Kraftstoffes? Geben Sie dazu eine grafische Darstellung an.

5.6 Zündwilligkeit von Kraftstoffen: Erklären Sie die Bedeutung der Zündwilligkeit für die Funktion und die Eigenschaften dieses Kraftstoffes auf dem Motor. Gehen Sie dabei insbesondere auf die Oktanzahl und die Cetanzahl ein. Wie sind diese beiden Größen charakterisiert und welchen Ein-fluss hat die Kohlenstoffanzahl dabei auf diese Eigenschaft?

5.7 Was versteht man unter dem Heizwert im Zusammenhang mit Brennstoffen und was unter dem Brennwert? Wie unterscheiden sich diese beiden Begriffe physikalisch? Warum hat der Heizwert für den Verbrennungsmotor eine wesentliche Bedeutung? Hat der Brennwert oder der Heizwert für den Verbrennungsmotor die größere Bedeutung und warum?

5.8 Welche typischen Werte (Größenordnungen) nimmt der Heizwert für übliche Kraftstoffe (flüssige Kohlenwasserstoffe) ein? Ist der Heizwert für Kohlenwasserstoff im Vergleich zu anderen Energie-trägern hoch oder gering? (Vergleichen Sie etwa mit Alkohol, Wasserstoff und der Bleibatterie).

5.9 Welche Bedeutung haben das Speichergewicht und -volumen für das Antriebssystem bzw. das ganze Fahrzeug? (Denken Sie vor allem an Reichweite und Tankvolumen.)

5.10 ▪ Was ist der Gemischheizwert? (Erklärung mit Formel). ▪ Wie unterscheidet sich dieser vom gewöhnlichen Heizwert? ▪ Warum hat er eine wesentliche Bedeutung für Verbrennungsmotoren? ▪ Welche Abhängigkeit zeigt der Gemischheizwert unterschiedlicher Brennstoffe vom Luft-

bedarf?

5.11 Wie erfolgt die Bestimmung des Heizwerts? Nennen Sie das Verfahren/Instrument und beschrei-ben Sie kurz das Prinzip.


6.1 Nennen Sie Vereinfachungen, die für die Beschreibung der realen Abläufe in Vergleichsprozes-sen angenommen werden? (Eigenschaften der Fluide, der Verbrennung, der Strömungen)

6.2 Geben Sie den Carnot-Prozess im p-V- und T-s-Diagramm an (Skizze).

6.3 Leiten Sie den thermischen Wirkungsgrad th des Gleichraumprozesses ab (p-V- und T-s-Diagramm mit wesentlichen Zustandspunkten und Wärmeströmen).

6.4 Stellen Sie grafisch den Zusammenhang zwischen th = f() dar. Wie geht dabei der Adiabaten-

Koeffizient ein?

6.5 Gegeben sei der Gleichraumprozess mit der Ansaugtemperatur T1, der Kraftstoffmasse mK, dem

Verdichtungsverhältnis dem unteren Heizwert Hu, den spezifischen Wärmekapazitäten cp und cv und dem Wirkungsgrad

.

Berechnen Sie aus den gegebenen Größen die Abgastemperatur T5. Wie muss das Verdichtungs-

verhältnis geändert werden, um die Abgastemperatur abzusenken?

6.6 Leiten Sie den thermischen Wirkungsgrad th des Gleichdruckprozesses in Abhängigkeit geometri-scher und wärmetechnischer Größen ab. Geben Sie Skizzen mit dem p-V- und T-s-Diagramm so-wie den jeweiligen Bezeichnungen und der dazugehörigen Beschreibung an.

6.7 Zeichnen Sie in einem Diagramm den thermischen Wirkungsgrad th als Funktion des Verdich-

tungsverhältnisses und des Gleichdruckanteiles

.

6.8 Wirkungsgrad-Vergleich zwischen den Kreisprozessen: Erklären Sie anhand von p-V- und T-s-Diagramm die prinzipiellen Unterschiede der Vergleichsprozesse Gleichraum- und Gleichdruck-prozess. Welcher von den beiden hat den besseren Wirkungsgrad und warum?

6.9 Zeichnen Sie das p-V- und T-s-Diagramm des kombinierten Prozesses (Seiliger-Prozess) und zei-gen Sie anhand dieses Diagramms im Vergleich zum Gleichraumprozess die Unterschiede für den thermischen Wirkungsgrad der beiden idealisierten Prozesse. Welcher der beiden Vergleichspro-zesse ergibt theoretisch gesehen den höheren thermischen Wirkungsgrad?

6.10 Skizzieren Sie den th-Verlauf als Funktion des Verdichtungsverhältnisses für den Seiliger-Prozess (mit Größenwerten) sowie die beiden Grenzfälle Gleichraum- und Gleichdruck-Prozess.

6.11 Wie ist der vollkommene Motor (nach DIN 1940) definiert? Nennen Sie mindestens 4 definitions-gemäße Festlegungen für den vollkommenen Motor in Unterscheidung zum vereinfachten Model-lansatz für den Motor.

6.12 Zeigen Sie die Auswirkung der Definition für den vollkommenen Motor im Vergleich zum ideali-sierten Vergleichsprozess (Gleichraum- bzw. Gleichdruckprozess) anhand von entsprechend aus-sagefähigen Diagrammen.

6.13 Zeichnen Sie ein Diagramm, das den Zusammenhang Wirkungsgrad des vollkommenen Motors

th als Funktion von angibt. Zeichnen Sie in dieses Diagramm zusätzlich die -Verläufe für den Gleichraum und den Gleichdruckprozess schematisch, aber in der Größenordnung richtig, ein.

6.14 Was versteht man unter Dissoziation und wie wirkt sie sich aus (mit Skizze)?

6.15 Exergiebilanz des vollkommenen Motors; was versteht man darunter? Wofür ist die Exergiebe-trachtung nützlich und welche praktischen Schlüsse kann man daraus ziehen?

6.16 Was ist der Ansatz von Woschni zur Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten G (Prinzip erklären; exakte Gleichungen nicht erforderlich)? Welche Kenngrößen des Motors bzw. Arbeits-prozesses gehen dabei ein?


6.17 Für welche Anwendungen ist der Woschni-Ansatz hinreichend genau? Welche Fehlergrößen sind zu veranschlagen?

6.18 Erklären Sie stichwortartig die Brennverlaufsberechnung.

6.19 Welche grundsätzlichen Verläufe haben die Brennverlaufsberechnungen für Gleichraum- und Gleichdruckverbrennung zu einer realen Energieumsetzung (Skizze)? Was versteht man unter dem Vibe-Brennverlauf?

6.20 Was versteht man unter dem Begriff Arrhenius-Ansatz und wozu dient er? Verdeutlichen Sie die Zusammenhänge im Arrhenius-Diagramm.

6.21 Welche thermodynamische Größe geht extrem stark in die Reaktionsgeschwindigkeit ein und mit welcher mathematischen Funktion wird sie angegeben?

6.22 In der Arrhenius-Gleichung wird die so genannte Aktivierungsenergie definiert. Wie kann man diesen Begriff physikalisch interpretieren? Was passiert, wenn man diesen Wert im Brennraum

überschreitet?

6.23 Katalysatoren haben einen Einfluss auf die Aktivierungsenergie: In welcher Weise wirken sie? Was versteht man in diesem Zusammenhang von negativer Katalyse? Nennen Sie ein Beispiel eines Stoffes für negative Katalyse im Fahrzeugbereich!

7.1 Erklären Sie die Begriffe Liefergrad l, Luftaufwand a, Spülgrad s und Fanggrad z. Was versteht man unter Ladungswechselarbeit?

7.2 Erklären Sie in Worten und mittels Skizze den Ladungswechsel des 4-Takt-Verfahrens.

7.3 Erklären Sie in Worten und mittels Skizze den Ladungswechsel des 2-Takt-Verfahrens.

7.4 Was versteht man unter Spülung eines 2-Takters? Welche bekannten Spülarten gibt es (mindes-tens 3 erklären)? Erklären Sie diese mittels aussagekräftiger Skizzen.

7.5 Haben 2-Takt-Otto- und 2-Takt-Dieselverfahren Chancen für die Zukunft? Wo gibt es jeweils denkbare Einsatzgebiete?

7.6 Warum lädt man Motoren auf? Gehen Sie auf die Grundgleichung für den Zusammenhang von Mitteldruck und Füllung sowie anderer Größen ein. Wie zeigt sich die Aufladung im p-V- und T-s-Diagramm?

7.7 Welche Möglichkeiten zur Aufladung gibt es? Nennen Sie wesentliche Gründe für die Aufladung.

7.8 Wozu dient die Rückkühlung (Intercooler) und welche Auswirkungen hat sie auf Klopfneigung und Abgasemissionen der Maschine?

7.9 Was ist die mechanische Aufladung? Erläutern Sie das Grundprinzip anhand von p-V und T-s-Diagramm!

7.10 Was ist die Abgasturboaufladung? Erläutern Sie das Grundprinzip anhand von p-V- und T-s-Diagramm!

7.11 Skizzieren Sie das Prinzip der Abgasturboaufladung mit Rückkühlung an einem Übersichtsfunkti-onsbild. Erklären Sie die grundlegende Funktion und die Zustandsverläufe anhand der zugehöri-gen p-V- und T-s-Diagramme. Vergessen Sie nicht die Rückkühlung!

7.12 Stoß und Stauaufladung: Man unterscheidet bekanntlich diese zwei Varianten der Abgasturboauf-ladung im Fahrzeugeinsatz. Wie unterscheiden sich diese beiden Verfahren? Erklären Sie die Stoßaufladung anhand des zugehörigen h-s-Diagramms und des zugehörigen Prinzip-Funktionsbildes. Welche Vorteile hat die Stauaufladung, welche die Stoßaufladung?


7.13 Erläutern Sie die Vor- und Nachteile von gross und klein dimensionierten Turboladern. Wie kann der Ladedruck im oberen Drehzahlbereich beschränkt werden?

8.1 Erläutern Sie die Grundlagen der Verbrennung von Kohlenwasserstoffkraftstoffen. Gehen Sie dabei insbesondere auf die Dissoziation und Oxidation ein.

8.2 Erläutern Sie die Kohlenwasserstoffverbrennung in der Abfolge der chemischen Reaktion von Dissoziation, Kettenverzweigung und Kettenfortpflanzung mit Grundgleichungen und stellen Sie den zeitlichen Konzentrationsverlauf bei dieser Verbrennung dar. Wie verhält sich die Temperatur dabei?

8.3 Zyklische Schwankungen: Ein bekanntes, typisches Merkmal der ottomotorischen Verbrennung sind die zyklischen Schwankungen. Was versteht man darunter? Was sind die Ursachen und wie kann diesen begegnet werden? Gehen Sie dabei speziell auf wirkungsvolle Reduzierungsmaß-nahmen ein (3 Optimierungsstrategien angeben).

8.4 Erklären Sie den Zündverzug beim Motor. Was ist dieser und welche Parameter beeinflussen die-sen?

8.5 Unterscheiden Sie die Fremd- und Selbstzündung und geben Sie jeweils ein charakteristisches Beispiel an. Welche zusätzlichen Einrichtungen sind bei Motoren mit Fremdzündung erforderlich?

8.6 Erklären Sie den Unterschied von Klopfen als abnormale Verbrennung im Vergleich zur normalen Verbrennung (mit schematischer Skizze des Brennraumes zur Klopfentstehung sowie typischen Druckverläufe von normaler und klopfender Verbrennung).

8.7 Beschreiben Sie die Unterschiede von Klopfen und Glühzündung? Zeichnen Sie den typischen Druckverlauf bei Glühzündung im Vergleich zum Klopfen über dem Kurbelwinkel auf.

8.8 Beschreiben Sie die Ursachen von Klopfen und Glühzündung? Wie sieht die Energieumsetzung bei der Verbrennung der beiden genannten abnormalen Verbrennungen über der Zeit aus (Skiz-ze erforderlich)?

8.9 Erklären Sie detailliert die Dieselverbrennung. Wie erfolgen die Teilprozesse der dieselmotori-schen Gemischbildung und Verbrennung?

8.10 Was versteht man unter nicht vorgemischter Verbrennung (mit Skizze)?

8.11 Erläutern Sie die 3 Phasen der Dieselverbrennung (mit Skizze).

9.1 Aus welchen Bauteilen besteht der Kurbeltrieb einer Verbrennungskraftmaschine. Zeichnen Sie sämtliche auf den Kurbeltrieb wirkenden Kräfte und Momente in einer Skizze ein.

9.2 Zählen Sie die beeinflussenden Faktoren auf die inneren und äußeren Kraftwirkungen bei Mehrzy-lindermotoren auf.

9.3 Erklären sie die Begriffe Massenausgleich, freie Massenkräfte und freie Massenmomente: Was versteht man in diesem Zusammenhang unter den verschiedenen Ordnungen (1. & 2.)?

9.4 Wie kann der 1-Zylinder-Motor vollständig in der ersten und zweiten Ordnung ausgeglichen wer-den? (Skizze erforderlich)

9.5 Erklären Sie exemplarisch an einem gewählten Mehrzylindermotor welche freien Massenkraft- und Massenmomentwirkungen auftreten. Fertigen Sie zusätzlich eine Skizze an. Gehen Sie in diesem Zusammenhang im Detail auf die Begriffe erste und zweite Ordnung ein. Wie können diese un-erwünschten Massenkraftwirkungen am Motor komplett oder teilweise vermieden werden?

9.6 Erklären Sie die freien Massenkräfte bzw. den Massenausgleich beim 2-Zylinder-Reihenmotor mit um 180 Grad KW versetzten und bei nicht versetzten Kurbelkröpfungen (mit grafischer Darstellung von Kräften und Momenten).


9.7 Erklären Sie die freien Massenkräfte bzw. den Massenausgleich beim 3-Zylinder-Reihenmotor mit um 180 Grad KW versetzten und bei nicht versetzten Kurbelkröpfungen (mit grafischer Darstellung von Kräften und Momenten).

9.8 Stellen Sie in die freien Massenkräfte und -momente des 4-Zylinder-Reihenmotors dar (mit aussa-gefähiger Skizze bzw. Kräfte-/Momenten-Vektoren)

9.9 Was versteht man unter Ungleichförmigkeit bzw. Ungleichförmigkeitsgrad des starren Systems? (Mit Ableitung der Gleichungen)

9.10 ▪ Torsionsschwingungen: Erklären Sie in Worten und mit Skizzen den typischen Drehkraft-verlauf eines Motors. Beginnen Sie beim Einzylinder-Viertaktmotor, erklären Sie die Ein-flüsse von Mehrzylinderanordnungen auf die Wirkung des Drehkraftverlaufes und gehen Sie schließlich auf den Ungleichförmigkeitsgrad in der Definition und in Maßnahmen zur Beeinflussung bzw. zur Verminderung ein.

▪ Wie unterscheiden sich hier anhand von Erfahrungswerten die Antriebe wie Schiffen, Stromgeneratoren und schließlich einem Verbrennungsmotor?

▪ In diesem Zusammenhang tritt der Begriff kritische Drehzahlen ein. ▪ Was versteht man darunter? ▪ Warum ist hier besonders darauf zu achten?

10.1 Was sind die Hauptfunktionen des Kolbens, welche Beanspruchungen wirken auf ihn?

10.2 Welche Anforderungen werden an Kolbenwerkstoffe gestellt? Welche Kolbenwerkstoffe und Be-schichtungen sind heutzutage üblich?

10.3 Welche Aufgaben erfüllen Kolbenringe und welche Anforderungen werden an Kolbenringwerk-stoffe gestellt?

10.4 Erklären Sie die Ventilbetätigung mittels Schlepphebel (Schwinghebel). Gehen Sie insbesondere auf die Kraftübertragung von Nockenwelle auf das Ventil ein.

10.5 Erläutern Sie das Prinzip des hydraulischen Ventilspielausgleichs (mit Skizze).

10.6 Was verstehen Sie unter einem geschränkten und was unter einem desachsierten Kurbeltrieb? Wozu werden Kurbeltriebe so konstruiert?

10.7 Welche gebräuchlichen Nockenwellenantriebe gibt es (Prinzipskizze)? Gehen Sie jeweils auf Vor- und Nachteile ein.

10.8 Geben Sie einen Überblick über variable Ventiltriebe und gehen Sie auf die einzelnen Varianten kurz ein (Funktionsweise, Aufgabe).

10.9 Welche Grundfunktionen muss ein Zylinderkopf erfüllen? Welche Hauptanforderungen werden an diesen gestellt?

10.10 Nennen Sie wesentliche Anforderungen an das Kühlsystem eines Verbrennungsmotors und skiz-zieren Sie den Kühlkreislauf eines aufgeladenen Motors mit Ladeluftkühlung.

10.11 Nennen Sie wesentliche Anforderungen an das Schmiersystem eines Verbrennungsmotors, die Komponenten des Schmiersystems und Bauformen von Ölpumpen. Erläutern Sie, wozu das Fil-terumgehungsventil dient.

11.1 Wie soll ein günstiger Brennraum eines modernen Otto-Motors aussehen? (Nennen Sie mindes-tens vier Hauptkriterien).

11.2 ▪ Können Sie Optimierungsentwicklung der Brennraumformen anhand der historischen Entwicklung von Brennräumen kurz untermauern? (Skizze zweckmäßig)

▪ Was versteht man in diesem Zusammenhang unter dem Begriff Quetschflächen? (Zeich-nen Sie dies kurz auf.)


11.3 ▪ Brennverfahren inhomogene innere Gemischbildung des Otto-Motors: Beschreiben Sie und skizzieren Sie die drei grundsätzlichen Brennverfahren der Benzin-Direkteinspritzung.

▪ In welchem Kennfeldbereich des direkt einspritzenden Ottomotors wird ein inhomogener Betrieb durchgeführt, in welchem nicht und warum? (Kennfeld-Skizze erforderlich).

11.4 Zeichnen Sie den prinzipiellen Verlauf des Mitteldrucks des Motors sowie des Kraftstoffverbrauchs als Funktion von Lambda auf. Gehen Sie dabei auf die Zündgrenzen und auf die Maxima und die Minima in den beiden Verläufen ein und erklären Sie die Gründe für diese Form der Verläufe.

11.5 Erklären Sie das Gemischbildungssystem des Vergasers beim Ottomotor mit einer Skizze zum Grundsystem, einer Erklärung des Prinzips und den wesentlichen physikalischen Grundgleichun-gen für das Funktionsprinzip.

11.6 ▪ Geben Sie die sogenannte Vergaser-Gleichung formelmäßig an. ▪ Wie kann das Luftverhältnis im Vergaser beeinflusst werden?

11.7 ▪ Beschreiben Sie die wesentlichen Vorteile einer Multipoint-Einspritzung gegenüber einem zentralen Vergaser. (Denken Sie an Luftverhältnis, Kaltstart und Kraftstoffeffekte im Saug-rohr.)

▪ Saugrohreinspritzung für den Ottomotor: Erläutern Sie die Unterschiede in den Begriffen Zentral- oder Singlepoint-Injection und Mehrfacheinspritzung oder Multipoint-Injection.

▪ Erklären Sie die Unterschiede von intermittierenden und kontinuierlichen Systemen.

11.8 Zeichnen Sie das Prinzipschema der Einzeleinspritzung. Erklären Sie die wesentlichen Elemente dieses Saugrohreinspritzsystems.

11.9 Was sind die Anforderungen an die Zündung für einen Ottomotor? Geben Sie mindestens drei Kriterien an. Beschreiben Sie ausführlich das einfachste System einer Zündung, nämlich die Batte-riespulenzündung (mit Skizze und Verlauf der Primär- und Sekundärströme).

11.10 ▪ Was ist eine Hochspannungskondensatorzündung (HKZ)? ▪ Erklären Sie das Funktionsprinzip. Gehen Sie vor allem auf die Unterschiede zur Batte-

riespulenzündung ein. ▪ Wo liegen die Vorteile und Nachteile der HKZ gegenüber der Spulenzündung (SZ)?

11.11 Wofür dient die Zündspule und wie werden heute solche Zündspulen häufig ausgeführt?

11.12 ▪ Fliehkraftverstellung: Warum benötigt man eine Fliehkraftverstellung für die Zündung? ▪ Unterdruckverstellung: Warum benötigt ein Zündsystem eine Unterdruckverstellung – wo

liegt die verbrennungstechnisch begründete Ursache? Zeigen Sie schematisch die Ver-stellkurven des Zündwinkels über der Drehzahl und dem Unterdruck.

11.13 Wie werden heute die Einstellungen anstatt des Fliehkraftverstellers und des Unterdruckverstel-lers durchgeführt?

11.14 ▪ Welche zwei grundsätzlich unterschiedlichen Verbrennungsverfahren für den Dieselpro-zess werden verwendet? Erklären Sie diese im Detail mit schematischen Brennraumbildern und Einspritzstrahlanordnung sowie Drallberücksichtigung.

▪ Welche Vor- und Nachteile haben die Kammerverfahren gegenüber den Direkteinspritz-verfahren?

11.15 Welche Brennverfahren werden heute für Dieselmotoren einerseits beim PKW, andererseits bei Nutzfahrzeugen und Großmotoren verwendet? Erläutern Sie auch kurz die Gründe für deren prio-risierte Verwendung in diesen Anwendungsgebieten.

11.16 Erklären Sie an einem Funktionsschema die Funktion des Common-Rail-Einspritzsystems mit den wesentlichen Hauptelementen.


11.17 Beschreiben Sie die entscheidenden Vorteile des Common-Rail-Systems zu den nockengetriebe-nen Systemen? Wie viele Einzeleinspritzungen können mit Common-Rail-Systemen heute und in Zukunft durchgeführt werden? Mit welchen Einspritzdrücken arbeiten heute und zukünftig Com-mon-Rail-Systeme? Wird der maximale Druck während des gesamten Betriebes gehalten?

12.1 Zählen Sie die limitierten Fahrzeugemissionen auf. Erläutern Sie kurz für die gesetzlich limitierten Schadstoffe die ungünstigen bzw. schädigenden Wirkungen für den Menschen sowie auf die Umwelt.

12.2 Unterscheiden Sie natürliche und anthropogene Emissionsquellen. Was verstehen Sie unter den Begriffen Immission und Deposition?

12.3 Treibhausgase: Warum sind neben den limitierten Schadstoffemissionen auch die Treibhausgase eine kritische Größe? Zählen Sie die Treibhausgase auf, die von Relevanz für den Fahrzeugbe-reich sind. Wie ist die Schädlichkeit dieser Gase auf den Menschen zu bewerten.

12.4 Was ist mit NOX im Zusammenhang mit einer Verbrennungskraftmaschine gemeint? Welche Aus-wirkung hat dieser Stoff (haben diese Stoffe) auf Mensch und Umwelt?

12.5 Erläutern Sie die Gefährlichkeit von CO für den menschlichen Organismus.

12.6 Was versteht man unter dem Sammelbegriff Ruß im erweiterten Sinne bzw. im Zusammenhang mit Abgasen von Verbrennungsmotoren? Welche Wirkung entfalten Rußpartikel im menschlichen Organismus und mit welchen Langzeitschäden ist bei Verbleib im Körper zu rechnen?

12.7 Skizzieren Sie Anteile der Schadstoffe NOX, HC und CO im Abgas über dem Luftverhältnis.

12.8 Ist die Reduktion der Schwefeloxide heute noch ein prioritäres Ziel der Emissionssenkung? Wenn Nein, warum nicht? Welche Wirkung haben schwefelhaltige Abgase auf Katalysatoren?

12.9 Welche thermische Größe hat den größten Einfluss auf die NOX-Bildung und wie gestaltet sich dies im Motor?

12.10 Wo finden Sie die derzeit gültigen Vorschriften über die Beschränkungen des Schadstoffaussto-ßes von Verbrennungsmotoren für das Bundesgebiet der Republik Österreich? Welche Vorgaben sind darin umgesetzt?

12.11 Wie haben sich nun diese Emissionsgrenzwerte in den letzten 30 Jahren verändert (qualitative Beschreibung)? Welche Norm gilt momentan?

12.12 Messverfahren für PKW-Zulassung: Erklären Sie das Prinzip der Abgasbestimmung bei PKW ent-sprechend den derzeit geltenden gesetzlichen Vorschriften: Wie wird die Messung durchgeführt, welche Prüfstände werden verwendet und wie erfolgt die Auswertung? Was ist der endgültige Wert, mit dem die gesetzliche Vorgabe zu vergleichen ist? (Anm.: Bitte nur das Prinzip plausibel erklären, keine Details, Skizzen nicht unbedingt erforderlich)

12.13 Erklären Sie das Messverfahren, für die gesetzliche Abgasbestimmung bei PKW auf einem Rollen-prüfstand. Gehen Sie dabei nur auf den europäischen Fahrzyklus ein.

12.14 Bestehen derzeit gesetzliche Beschränkungen des Ausstoßes von CO2? Beziehen sich diese auf Einzelfahrzeuge? Wenn nicht, wie sind die Beschränkungen formuliert?

12.15 Messverfahren und Prüfzyklen für LKW: wie unterscheidet sich das Prüfverfahren für LKW gegen-über den PKW? Welche Ergebnisse erhält man dabei als Emissionswert und in welcher Einheit? Welche Testverfahren werden heute angewendet? (Anmerkung: Bitte nur taxativ aufzählen.) Warum wird zwischen PKW und LKW in den Prüfverfahren unterschieden?

12.16 Erläutern Sie die Möglichkeiten zur Schadstoffreduzierung durch Abgasnachbehandlung im Otto-Motor. Geben Sie einen systematischen Überblick der wichtigsten Katalysatorkonzepte.


12.17 Erläutern Sie das Funktionsprinzip des Dreiwege-Katalysators und die Wirkung anhand der Ab-gasemissionsverläufe über dem Luft-/Kraftstoffverhältnis vor und nach dem Dreiwegekatalysator (exakte Prinzipskizzen).

12.18 Die Abgasnachbehandlung bei Magermotoren zeigt sich für eine Komponente als sehr schwierig: Welche ist das? Erklären Sie moderne Konzepte für die Nachbehandlung. (Bitte kontinuierliche als auch diskontinuierliche Systeme sowie deren Wirkungsweise detailliert darstellen, mit Skizzen).

12.19 Erklären Sie die Funktionsweise des SCR-Verfahrens. Welche wesentlichen Vorteile hat dieses Verfahren gegenüber dem so genannten NOX-Reduktionkatalysator (oder Speicherkat genannt)?

12.20 Erklären Sie die Regeneration eines Dieselpartikelfilters. Gehen Sie dabei sowohl auf das kontinu-ierliche als auch auf das diskontinuierliche Regenerieren ein. Erklären Sie die Funktion der diskon-tinuierlichen Regeneration anhand eines geeigneten Systembildes.

12.21 Skizzieren Sie den Neuen Europäischen Fahrzyklus NEFZ und geben Sie die wichtigsten Kennda-ten an. In welche Teile gliedert sich der Testablauf?

13.1 ▪ In welcher Einheit werden die Lärmemissionen von Kraftfahrzeugen gemessen? ▪ Wozu dient dabei der Bewertungsfilter? ▪ In welcher Größenordnung befindet sich der zulässige bewertete Schalldruckpegel für

PKW? ▪ Wo finden Sie die konkreten Werte? ▪ Welchem Recht entspringen die Vorgaben der Österreichischen Grenzwerte?

13.2 ▪ Methode der beschleunigten Vorbeifahrt für Lärmemissionen: Erklären Sie diese Messme-thode und wofür diese verwendet wird (vergessen Sie nicht auf eine aussagefähige Skiz-ze der Messanordnung).

▪ Erläutern Sie ebenso die Methode der Standgeräuschmessung.

13.3 Welche Maßnahmen dienen bei modernen Kraftfahrzeugen der Dämmung des Motorenge-räuschs? Durch welche technische Notwendigkeit werden die Möglichkeiten der Schalldämmung eingeschränkt? (Hinweis: Was verschlechtert sich durch die Verdämmung des Motorraums)

13.4 Nennen Sie Entwicklungsziele bei der motorseitigen Außengeräuschminderung.

14.1 ▪ Erklären Sie, warum ein Fahrzeuggetriebe erforderlich ist und erläutern Sie seine Wirkung in Bezug auf Drehzahl und Drehmoment (mit Skizze).

▪ Erläutern Sie in diesem Zusammenhang auch die Vorgaben des Lastenhefts und geben Sie dazu Beispiele an.

14.2 ▪ Was ist ein Fahrschaubild und wie hängt dieses mit dem Motorkennfeld zusammen? ▪ Was versteht man unter dem Getriebeplan oder Sägezahndiagramm (mit Skizze)? ▪ Geben Sie einen Überblick zur Einteilung von Anfahrkupplungen (mit Matrix)?

14.3 ▪ Erläutern Sie die Definitionen des Stufensprungs und der Stabilitätsbedingung und erklä-ren Sie die Wirkung einer stabilen Auslegung.

▪ Welche Vorteile der stabilen Auslegung erkennen Sie unter realen Fahrbedingungen?

14.4 ▪ Welche beiden formalen Methoden zur Berechnung der Abstufung von Zwischengängen gibt es?

▪ Bei welchen Fahrzeugen werden die Methoden jeweils verwendet und welche wesentli-chen Eigenschaften weisen sie auf?

▪ Stützen Sie Ihre Ausführungen auf Drehzahl-Geschwindigkeitsdiagramme!

14.5 ▪ Was verstehen Sie unter dem Begriff „Powertrain-Matching“? ▪ Welche Anforderungen erwachsen daraus für die Hauptkomponenten im Antriebsstrang? ▪ Welches Aggregat hat in der Praxis Vortritt?


14.6 Erläutern Sie den Schaltvorgang bei einem manuellen Getriebe anhand eines Diagramms und geben Sie eine Approximation sowie die wesentlichen Begriffe an.

14.7 ▪ Erläutern Sie die Zugkraftreserve und erklären Sie, wozu Sie diese im realen Fahrbetrieb benötigen.

▪ Zeigen Sie, wie sie die Zugkraftreserve im Zugkraftdiagramm ablesen und skizzieren Sie hierzu ein solches Diagramm beispielhaft.

▪ Gehen Sie kurz auf den Begriff „Boosting“ ein und geben Sie ein Beispiel eines kombi-nierten Momentenverlaufs an.

14.8 Geben Sie eine Einschätzung ab, wie sich die Vorgabe nach Treibhausgassenkung bei Fahrzeu-gen auf die Entwicklung der Getriebe auswirken wird.

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Prüfungsfragenkatalog Kfz-Antriebe