3. Übung zur Vorlesung Verbrennungsmotoren I

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3. Übung zur Vorlesung Verbrennungsmotoren I
1. Von einem 4Zyl-Turbodieselmotor mit Direkteinspritzung ist das beiliegende Kennfeld
bekannt. Er weist einen Hubraum von VH=1,6 dm³ auf und arbeitet im 4-Takt –Verfahren.
Der Motor wird in einem PKW eingesetzt. Als typischer PKW-Auslegungspunkt wird die
konstante Stadtfahrt bei 50 km/h verwendet. Der Motor muß dazu 7,5kW am Schwungrad
abgeben.
a) Tragen Sie den Nennleistungspunkt im Kennfeld ein.
b) Wie groß ist die Elastizität des Motors?
c) Im PKW-Auslegungspunkt (7,5kW) soll der Motor den niedrigst möglichen Verbrauch
aufweisen. Zeichnen Sie den Kennfeldpunkt ein. Wird ein normaler Fahrer diesen
Betriebspunkt wählen? Wie hoch wird der effektive Wirkungsgrad?
d) Der Motor wird nun bei 2500 1/min betrieben. Wie hoch ist der Reibmitteldruck bei dieser
Drehzahl. Zwei sinnvoll gewählte Betriebspunkte sind bei der Auswertung ausreichend.
e) Der typische Fahrer wählt bei Stadtfahrt eher die Drehzahl 2500 1/min. Wie hoch ist der
spezifische Kraftstoffverbrauch?
f) Um den Verbrauch zu senken, werden die Gleitschlepphebel im Ventiltrieb durch solche mit
Rollenkontakt ersetzt. Dies reduziert den Reibmitteldruck um 0,4 bar. Um wieviel Prozent
verbessert sich der spezifische Kraftstoffverbrauch im Stadtverkehrspunkt nach e), wenn der
indizierte Wirkungsgrad konstant bleibt?
Zur Kraftstoffeinsparung im Stadtverkehr wird im Betriebspunkt nach Aufgabe e) die
Kraftstoffeinspritzung der Zylinder 2 und 3 des 4-Zylinder-Motors abgeschaltet. Der dadurch
entstehende Leistungsverlust am Schwungrad wird durch eine größere Einspritzmenge der
gefeuerten Zylinder ausgeglichen (Verändern der Regelstangenstellung).
Bekannte Daten aus vorherigen Aufgaben:
Stadtverkehr: Pe(2500min-1)=7,5kW, pme=2,25bar, be=345g/kWh, pmr(2500min-1)=1,7bar
g) Welche indizierte Leistung PiZ hat jeder gefeuerte Zylinder zu erbringen?
h) Welche effektive Leistung Pe* und welchen effektiven, spezifischen Kraftstoffverbrauch be*
weist der Motor auf, wenn plötzlich alle Zyllinder wieder gefeuert werden und die
Regelstange die neue Stellung nach g) beibehält?
i) Wie groß ist der Kraftstoffmassenstrom pro Zylinder m BZ* bei der neuen
Regelstangenstellung? Wie hoch wird der effektive, spezifische Kraftstoffverbrauch be2Z im
2 Zylinder Betrieb? Um wieviel % hat sich dieser gegenüber dem 4 Zylinder Betrieb
verändert?
Lösungen:
b)E=2,475
c)1000min-1, 240g/kWh, 35,8%
a) 10,45bar, 3950min-1
d) 1. 260g/kWh, 4,45bar, 14,83kW, 3857g/h 2. 220g/kWh, 9,15bar, 30,5kW, 6710g/h
e) 345g/kWh
abgelesen pmr=1,7bar
f) pmr=1,7bar, pme=2,25bar, pmi=3,95bar
 =>I=konst =>Pi m B undPe=konst =>be m B
*
*
*
pmr =1,3bar, pme =2,25bar, pmi =3,55bar =>be*=310g/kWh
h) Pe*=20,67kW, be*=241g/kWh
g) PiZ=6,583kW
i) m BZ =1245,2g/h, be2Z=332g/kWh, -3,75%
0
1000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
pme
13
[bar]
14
1500
2000
202
200
210
2500
3000
240
Diagramm 3.Ü
n [1/min]
300 g/kWh
230
220
BENTDI
3500
280
260
350
Pe=konst=56kW
4000
500
400
4500
7,5kW
Turbodiesel
mit Direkteinspritzung
VH=1,6dm³
4-Takt

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