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Verbrennungsgrundlagen
Einleitung
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Der Verbrennungsmotoren wandelt, die chemische Energie eines Treibstoffes durch Verbrennungsvorgang in Wärme und weiter in mechanische Energie umwandelt.
Die chemische Energie kann mit einem sog. Kalorimeter quantifiziert und über den Heizwert als Mass für den Energiegehalt ausgedrückt werden.
Im Ottomotor werden Treibstoff, Luft und die verbleibenden Restgase, im Ansaug- und Verdichtungstakt weitgehend gasförmig vermischt. Unter normalen Bedingungen liegt ein homogenes Gemisch vorliegt. Direkt eingespritzte Motoren arbeiten auch mit einer Schichtladung.
Im Dieselmotor wird der Treibstoff durch Selbstzündung verbrannt. Durch mehrfache Einspritzphasen kann die Verbrennung gesteuert werden.
In diesem Kapitel wollen wir das homogene Gemisch von Ottomotoren und den Verbrennungsablauf bei Dieselmotoren betrachten. Zudem soll ein Ausblick für künftige Brennverfahren aufzeigt werden.
Die chemische Energie kann mit einem sog. Kalorimeter quantifiziert und über den Heizwert als Mass für den Energiegehalt ausgedrückt werden.
Im Ottomotor werden Treibstoff, Luft und die verbleibenden Restgase, im Ansaug- und Verdichtungstakt weitgehend gasförmig vermischt. Unter normalen Bedingungen liegt ein homogenes Gemisch vorliegt. Direkt eingespritzte Motoren arbeiten auch mit einer Schichtladung.
Im Dieselmotor wird der Treibstoff durch Selbstzündung verbrannt. Durch mehrfache Einspritzphasen kann die Verbrennung gesteuert werden.
In diesem Kapitel wollen wir das homogene Gemisch von Ottomotoren und den Verbrennungsablauf bei Dieselmotoren betrachten. Zudem soll ein Ausblick für künftige Brennverfahren aufzeigt werden.
Bild: Animierte Arbeitsspiele eines Ottomotors mit dem Verbrennungsprozess.
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Zusammenfassung
Verbrennungsabläufe im Verbrennungsmotor.
Bislang arbeiten Ottomotoren mehrheitlich mit homogenem Gemisch und Fremdzündung. Dies ändert sich mit zunehmendem Anteil von direkt eingespritzten Ottomotoren.
Mit Luftüberschuss und inhomogenem Gemisch mit Selbstzündung arbeitet vorwiegend der Dieselmotor.
In Zukunft werden sich beide Motorarten annähern, indem der Benzinmotor mit einer kontrollierten Selbstzündung arbeitet. Dadurch können die NOx-Werte deutlich reduziert werden.
Sowohl Benzin wie Diesel verbrennt grundsätzlich immer bei Lambda = 1. Wieso der Dieselmotor mit einem Luftüberschuss funktioniert, hängt vom unterschiedlichen Verbrennungsverhalten des Treibstoffs ab.
Im konventionellen Ottomotor findet ein Gleichraumverbrennung, während beim Dieselmotor eine Gleichdruckverbrennung stattfindet.
Im Kapitel werden Begriffe wie Flammpunkt, Zündtemperatur, Stöchiometrie und insbesondere der Verbrennungsprozess beider Motoren näher behandelt.
Quellen
Literatur
- Robert Bosch GmbH (Hrsg.), Ottomotor-Management, 3. Aufl. Vieweg Verlag, ISBN 3-83348-0037-6
- Gemischbildung bei Ottomotoren, H.P. Lenz, Springer-Verlag, ISBN 978-3-7091-3765-9
- Bosch Autoelektrik und Autoelektronik, Konrad Reif, 6. Aufl. Vieweg-Verlag, ISBN 978-3-8348-1274-2
- Verbrennungsmotoren, Verbrennung und Schadstoffbildung, 3. Aufl. Teubner, ISBN 978-3-8351-0080-0
- Basiswissen Verbrennungsmotor, Klaus Schreiner, 1. Aufl. Vieweg-Verlag, ISBN 978-3-8348-1279-7
- Ottomotor mit Direkteinspritzung, Ulrich Spicher, 1. Aufl. Vieweg-Verlag, ISBN 978-3-8348-0202-6
- Direkteinspritzsysteme, Cornel Stan, Springer-Verlag, ISBN 978-3-642-64237-1
- Handbuch Verbrennungsmotor, Basshuysen, Schäfer, 7. Aufl. Springer Verlag, ISBN 978-3-658-04677-4
- Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik, 30. Aufl. Europa Verlag, ISBN 978-3-8085-2240-0
Schlagwörter
Verbrennung - Verbrennungsgrundlagen - Thermodynamik - Vergleichsprozesse - Gleichraum - Gleichdruckverbrennung - Piloteinspritzung - Stöchiometrie - homogen - inhomogen - Gemisch - Zündfähigkeit - Ottomotor - Saugrohreinspritzung - Direkteinspritzung - Betriebsarten - Verbrennungsablauf - Flammenfront - Flammpunkt - Zündtemperatur - Brennpunkt - Klopfen - Beschleunigungsklopfen - Hochgeschwindigkeitsklopfen - Glühzündung - Rumble - wild ping - Oktanzahl - ROZ - MOZ - SOZ - Selbstzündung - Benzin - Diesel - CAI - HCCI - CIHC - PCCI - NOx - Emission - Verbrennungseinleitung - Luftüberschuss - Ladungsschichtung - wandgeführt - Tumble - luftgeführt - strahlgeführt - Lambda - Flächenverteilung - Dieselmotor - Nageln - Zündverzug - Mehrfacheinspritzung - Voreinspritzung - Haupteinspritzung - Split-Einspritzung - Nacheinspritzung - Russbildung - Zündwilligkeit - Cetanzahl - CFR-Motor - Kreisprozess - p-V-Diagramm - T-S-Diagramm - Isotherm - Isobar - Isochore - Isotrop - Adiabatisch
Aktualisierung 09.08.2021 17:00
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