Zusammenfassung
Die Leistung eines Motors ist für den Kunden, der ein neues Fahrzeug kaufen möchte, eine der wichtigsten Größen und wird in jedem Fahrzeugprospekt angegeben. Letztlich sagt sie aber aus verbrennungsmotorischer Sicht nur wenig über den Motor aus. In den folgenden Kapiteln wird deswegen ein Qualitätsmerkmal für Verbrennungsmotoren eingeführt: der Mitteldruck. Mit ihm lassen sich die unterschiedlichsten Motoren miteinander vergleichen.
Wenn man die Leistung steigern möchte, dann muss man mehr Kraftstoff verbrennen. Zur Beurteilung der Qualität der Energieumwandlung vom Kraftstoff bis zur Kurbelwelle wird ein weiteres Qualitätsmerkmal eingeführt: der effektive spezifische Kraftstoffverbrauch.
Mehr Kraftstoff benötigt zur Verbrennung mehr Luft. Deswegen kommt dem Ladungswechsel, mit dessen Hilfe die Abgase aus dem Motor geholt und die Frischladung zugeführt wird, eine große Bedeutung zu. Zur Beurteilung des Ladungswechsels wird ein drittes Qualitätsmerkmal eingeführt: der Luftaufwand.
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Hinweis: In der Literatur finden sich zwei verschiedene Definitionen des Luftaufwandes. Manche Autoren verwenden im Nenner der Gleichung die Dichte der Umgebungsluft, manche die Dichte der Ladung im Saugrohr, also vor dem Zylinder. Bei einem Saugmotor (mit voll geöffneter Drosselklappe, falls er eine hat) unterscheiden sich diese zwei Dichten kaum, bei einem aufgeladenen Motor aber sehr. Wenn man den Motor als Ganzes beurteilen möchte, dann ist die erste Definition geeignet. Wenn man den Ladungswechsel beurteilen möchte, dann muss man die zweite Definition verwenden, was in dieser Arbeit auch getan wird.
- 2.
Hinweis: Manchmal verwendet man auch den sogenannten Liefergrad λl. Dieser wird ähnlich wie der Luftaufwand berechnet. Man berücksichtigt aber nicht den Massenstrom durch den Motor, sondern den Anteil des Massenstromes, der nach dem Ladungswechsel auch im Zylinder zur Verfügung steht. Der Unterschied zwischen dem Luftaufwand und dem Liefergrad rührt daher, dass während des Ladungswechsels für kurze Zeit die Einlass- und die Auslassventile gleichzeitig geöffnet sind und dabei Frischladung direkt in den Auspuff gelangen könnte. Der Liefergrad ist also kleiner als der Luftaufwand. Weil dieses Durchspülen von Frischladung bei modernen Motoren aber meistens unerwünscht ist, unterscheiden sich die beiden Zahlenwerte kaum. Hinzu kommt, dass man die im Zylinder verbleibende Masse nicht messen kann, sondern sie mit aufwändigen Prozess-Simulationen berechnen muss. In dieser Arbeit wird deswegen nur der Luftaufwand verwendet.
- 3.
Manche Autoren führen den Begriff des Gemischheizwertes ein. Darunter versteht man die Ausdrücke \( {{\left( \frac{p}{R \cdot T} \right)}_{\text{Saugrohr}}} \cdot \frac{{{H}_{\text{U}}}}{\lambda \cdot {{L}_{\min }}}\) bzw. \( {{\left( \frac{p}{R \cdot T} \right)}_{\text{Saugrohr}}} \cdot \frac{{{H}_{\text{U}}}}{\lambda \cdot {{L}_{\min }}+1}\).
- 4.
Hinweis: Durch optimale Abstimmung der Saugrohrlänge beim modernen Ottomotor (mit der Drehzahl variable Saugrohrlänge ) können sogar λ a-Werte größer als 1,0 erreicht werden. Das liegt darin begründet, dass Druckschwingungen im Saugrohr ausgenutzt werden. Der mittlere Druck im Saugrohr entspricht dann immer noch etwa dem Umgebungsdruck. Während der Einlassphase ist der Druck aber höher und in der Phase des geschlossenen Einlassventils entsprechend niedriger als der mittlere Saugrohrdruck.
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Schreiner, K. (2015). Motorleistung und Mitteldruck. In: Basiswissen Verbrennungsmotor. Springer Vieweg, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-06187-6_3
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DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-06187-6_3
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Publisher Name: Springer Vieweg, Wiesbaden
Print ISBN: 978-3-658-06186-9
Online ISBN: 978-3-658-06187-6
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