Konventionelle Fahrzeug/Motor/Brennstoff /Technik - Marvin Preuß - 921922 Kostadin Kutev - 918899 Riccardo Meyer - 922401 Krasimir Krasimirov 924083
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Konventionelle Fahrzeug/Motor/Brennstoff /Technik Marvin Preuß - 921922 Kostadin Kutev - 918899 Riccardo Meyer - 922401 Krasimir Krasimirov - 924083
Gliederung 1: Erklärung Fahrzeugtechnik 2: Funktion und Bauweise - Bauarten - Ottomotor - 2-Takt Motor - Wankelmotor - Dieselmotor 3: BVT Stand bester verfügbarer Technik 4: Sauerstoff Thematiken und Turbolader 5: Brennstoffe und Oktanzahl 6: Ressourcen, Wirkungsgrad und Effizienz 7: Verbrennungsrechnung, wie entscheidend ist die perfekte menge an Sauerstoff 8: Quellen
Erklärung Fahrzeugtechnik • Fachgebiet von Maschinenbau • Fassende Betrachtung der: -Konzeption, Konstruktion, Simulation und Betrieb des Gesamtsystems Fahrzeug • Fachspezifische Kenntnisse: -Motoren- und Antriebstechnik, Assistenzsysteme, Fahrzeugsimulation, Karroseriekonstruktion • Andere Einsatzgebiete -Fahrräder, Anhänger, Nutzfahrzeuge Schienenfahrzeuge, Arbeitsmaschinen
Bauarten
• Reihenmotor
• V-Motor
• VR-Motor Abb. 2.4.: Boxermotor
• Boxermotor Abb. 2.5.: Sternmotor
• Sternmotor
Abb. 2.1.: Reihenmotor Abb. 2.2.: Vergleich Bauarten Abb. 2.3.: V-Motor
Funktion und Bauweise - Ottomotor
Funktion
Gemischbindung außerhalb
leichter durch geringer Temperaturen
mehr Leistung in höherer Drehzahl
1. Ansaugtakt 2. Verdichtungstakt 3.Arbeitstakt 4. Ausstoßtakt
Bauweise
Explosion durch Zündkerze
auch kleiner Hubraum hat hohe Leistung
Abb. 2.6.: Bearbeitet nach: https://philipsautoblog.files.wordpress.com/2015/10/vier-takt-motor-grafik-vaillant-ecopower-1-0.jpg
Funktion und Bauweise - 2 Takt Motor
Funktion
https://www.k-wz.de/zweitaktmotor/
simples Prinzip
alle 4 Schritte in einer Auf-Abbewegung
Luft-Kraftstoffgemisch vorgemischt
Bauweise
simples Prinzip
alle 4 Schritte in einer Auf-Abbewegung
Funktion und Bauweise - Wankelmotor Funktion ein Bauteil -> drei Brennräume rotierende Bewegung -> weniger Erschütterung ineinander fortlaufende Verbrennungszyklen Bauweise innovatives Design -> Kolbenlos höhere Drehzahlen möglich
Funktion und Bauweise - Dieselmotor
Funktion
Kompressionszündung (Selbstzündung)
innere Gemischbildung
Gemischregulierung Abb. 2.6.: 2 und 4 Takt Motor
1. Ansaugtakt 2. Verdichtungstakt 3.Arbeitstakt 4. Ausstoßtakt
Bauweise
Zweitakt oder Viertakt
Robuste Bauweise
Einspritzdüse anstatt Zündkerze
Abb. 2.6.: Bearbeitet nach: https://philipsautoblog.files.wordpress.com/2015/10/vier-takt-motor-grafik-vaillant-ecopower-1-0.jpg
BVT Stand bester verfügbarer Technik
Verbrauch:
- Getriebe
- Elektronik
- Katalysatoren
- Drehzahlbegrenzer Abb. 3.1.: Modell A 1928: 3,3 Liter Ottomotor mit 40 PS
Hybridmotoren
Abb. 3.2.: Moderner Motorraum
Sauerstoff Thematiken und Turbolader
“Aufladung”
• Verdichtung der Luft -> mehr Sauerstoff
Arten der Aufladung:
Turbolader: Kompressor:
Mehr Luftvolumen durch Abgasstrom Mehr Luftvolumen durch Riemenantrieb
-> Verdichtung der Luft
-> mehr Sauerstoff u. Kraftstoff im BrennraumBrennstoffe und Oktanzahl • Maß für die Klopffestigkeit des Ottokraftstoffes • Bzw. Zündunwilligkeit • Isooctan ( Zündunwillig ) • n-Heptan ( Zündwillig ) • 95 Oktan Benzin ≙ 95 %vol. Isooctan • Höhere Oktanzahl ⇒ Langer Zündverzug • Langer Zündverzug ⇒ Kontrollierte Zündung • Kontrollierte Zündung ⇒ Schutz vor Motorschäden
Ressourcen Wirkungsgrad und Effizienz
Diesel Motor: Benzin-Ottomotor:
• 4-Tackt Motor Wirkungsgrad bis 43% • 4-Tackt Motor unter optimalen Bedingungen
• 2-tackt Motor kann unter optimalen einen Wirkungsgrad von 30 % bis 35%.
Bedingungen einen Wirkungsgrad bis zu • Bei voller Leistung und hoher Drehzahl ist der
55% haben. Wert geringer.
• Im tiefen Teillastbetrieb fällt der Wirkungsgrad
stark ab.
• Im Stadtverkehr kann der effektive Wirkungsgrad
deswegen deutlich unter 10 % liegen.
Gas-Ottomotor:
• Typischerweise liegt bei Gas-
Ottomotoren der Wirkungsgrad
zwischen 30 % und 40 %.Verbrennungsrechnung, wie entscheidend ist die perfekte
Menge an Sauerstoff
Verbrennungsluftverhältnis:
• Für die vollständige Verbrennung eines
Brennstoffs oder Kraftstoffs z. B. in einem
Ottomotor ist eine gewisse Menge Sauerstoff
nötig, der in der Regel als Bestandteil der
Verbrennungsluft zugeführt wird.
• Wenn genau die für eine vollständige
Verbrennung nötige Luftmenge zugeführt wird,
spricht man von einer stöchiometrischen
Verbrennung.
• Das Verbrennungsluftverhältnis λ ist definiert
als das Verhältnis der tatsächlichen Luftmenge
zur Luftmenge für die stöchiometrische
Verbrennung.
• Man erhält also λ = 1 bei stöchiometrischer
Verbrennung, Werte größer als 1 bei
Luftüberschuss und Werte kleiner als 1 bei
Abb. 6.1.: Verbrennungsluftverhältnis Sauerstoffmangel.Verbrennungsrechnung, wie entscheidend ist die perfekte
Menge an Sauerstoff
Beispiel Chemische Rechnung:
Das Alkan Octan ein wichtiger Bestandteil von Benzin:
C8H18 (Octan) + 12.5 O2 (Sauerstoff) → 8 CO2 (Kohlenstoffdioxid) + 9 H2O (Wasser)
Bei dieser Reaktion wird das Alkan vom Sauerstoff in der Luft oxidiert. Dabei
entsteht das Gas Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf.
Beispiel Sprit Sauerstoff-verhältnis Rechnung unter Nutzung des Diagramm von der Vor-Folie:
Aus AFR (Air/Fuel-Ratio) bekommen wir bei λ = 1 ---> 14kg Luft / 1kg Sprit
Aus FAR (Fuel/Air-Ratio) bei λ = 1 ---> 0,068 kg Sprit/ 1 kg Luft
1000l Luft = 1,29kg Luft bei Meeres Höhe | 0,068 kg Sprit / 0,7 kg Sprit ~ 0,097 l Sprit
1l Luft = 0,00129 kg Luft | 1 kg Luft / 0,00129 kg Luft ~ 775,2 l Luft
1l Benzin = 0,7 kg Benzin | 775,2 l Luft + 0,097 l Sprit = 775,297 l Gemisch
Wenn man einen Hubraum von ~ 1 Liter hätte würde man ~ 0,000125 l Sprit brauchen und ~ 0,9998.. l Luft
brauchen.Quellen https://de.wikipedia.org/wiki/Fahrzeugtechnik https://www.get-in-engineering.de/magazin/arbeitswelt/fachbereiche/was-macht-ein-ingenieur-fur-fahrzeugtechnik https://www.adac.de/verkehr/tanken-kraftstoff-antrieb/benzin-und-diesel/premiumkraftstoffe/ https://de.wikipedia.org/wiki/Kraftstoff#:~:text=Ein%20Kraftstoff%20(auch%20Treibstoff)%20ist,in%20mechanische%20Energie%20umgewandelt%20wird. https://www.chemie-schule.de/KnowHow/Kraftstoff https://www.chemie-schule.de/KnowHow/Oktanzahl https://www.berlin.de/special/auto-und-motor/autotechnik/2538614-61212-benzin-das-bedeutet-die-oktanzahl.html http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/10/erdoel/aufarbeitung/aufarbeitung.vlu/Page/vsc/de/ch/10/erdoel/aufarbeitung/konversion/reformieren.vscml/Supplement/1.html https://www.fotocommunity.de/photo/sternmotor-technik-die-begeistert-matthias-h-brandt/28991254 (12.01.2021: 19:56Uhr) https://www.kripahle-online.de/unterricht/?page_id=2307 (12.01.2021: 19:52Uhr) https://www.automobil-industrie.vogel.de/wie-der-verbrennungsmotor-ueberleben-kann-a-680172/ (12.01.2021: 19:29Uhr) https://www.edle-oldtimer.de/ford-a#:~:text=Starre%20Deichselachsen%20mit%20Querblattfedern%20vorn,bis%209%20Liter%2F100%20km (12.01.2021: 19:26Uhr) https://de.wikipedia.org/wiki/Geschichte_des_Automobils (12.01.2021: 19:20Uhr) http://nachhaltigmobil.schule/leistung-energie-verbrauch/ (12.01.2021: 19:17Uhr) https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/419/dokumente/bvt_grossfeuerungsanlagen_vv.pdf (12.01.2021: 19:09Uhr) https://monami.hs-mittweida.de/frontdoor/deliver/index/docId/5568/file/Ottomotor+und+Dieselmotor+im+Vergleich+-+M%c3%b6gliche+Einsparungspotentiale+_+Harald+Gaulhofer.pdf (12.01.2021: 19:04Uhr) https://de.wikipedia.org/wiki/Ottomotor#Technik_(Viertaktottomotor) (12.01.2021: 18:55Uhr) https://de.wikipedia.org/wiki/Dieselmotor (12.01.2021: 17:23Uhr) https://de.wikipedia.org/wiki/Viertaktmotor (12.01.2021: 17:03Uhr) https://studyflix.de/ingenieurwissenschaften/dieselmotor-2302 https://studyflix.de/ingenieurwissenschaften/verbrennung-656 https://studyflix.de/ingenieurwissenschaften/verbrennung-ubung-667 https://www.energie-lexikon.info/ottomotor.html?s=ak https://www.energie-lexikon.info/verbrennungsluftverhaeltnis.html https://www.kfztech.de/kfztechnik/motor/steuerung/aufladung.htm https://www.der-wankelmotor.de/Wankelmotor/wankelmotor.html https://www.k-wz.de/zweitaktmotor/
Bildquellen Abb. 2.1.: https://lh3.googleusercontent.com/proxy/hCHhbo2v3-1kh6YGWyQkD9TkS0OCL_cFP7WVyB-XCmi3ZLEqO9DO6NAooBSVXrLFJAaXrENzvZYhFZ0kAw2iGw Abb. 2.2.: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/95/Stand_VR6-motor.PNG/220px-Stand_VR6-motor.PNG Abb. 2.3.: https://lh3.googleusercontent.com/proxy/IU9eV2HoV3ux_XyAAOQERDbjU6-YexsTsCt19vaaNzUkIVFKOThTvv74p9KpwZAYmITE4KV8zfqZxxjYhEAK Abb. 2.4.: https://www.subaru.at/images/technology/subaru-boxer.aspx Abb. 2.5.: https://img.fotocommunity.com/sternmotor-technik-die-begeistert-db53955c-70ff-4176-8d50-d94169613c0b.jpg?height=1080 Abb. 2.6.: https://philipsautoblog.files.wordpress.com/2015/10/vier-takt-motor-grafik-vaillant-ecopower-1-0.jpg Abb. 3.1.: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5c/1928_blue_Ford_Model_A_Tudor_Sedan_engine.JPG Abb. 3.2.: https://reisen-mit-kindern.at8.de/wp-content/uploads/2020/01/Welche-Motorisierung-ist-die-beste-Wahl.jpg Abb. 6.1.: https://powerboxer.de/images/stories/theorie/leist_sprit/lean-01n.gif
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