Automobiltechnisches Handbuch: Lieferung 2: (Seite 763–1266) [Automobiltechnisches Handbuch, 16 Auflage, Reprint 2022] 9783112693445, 9783112693438

Table of contents :
V. Teil
Otto-Motoren
Schalldämpfung bei Brennkraftmaschinen
Zweitaktmotoren
Fahrzeug-Dieselmotoren
Schiebergesteuerte Verbrennungskraftmaschinen
Luftgekühlte Wagenmotoren

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Automobiltechnisches Handbuch 2. Lieferung (Seite 7 6 3 — 1 2 6 0 )

Technischer Verlag Herbert Cram, Berlin

V. T e i 1. Otto-Motoren. Von R i c h a r d B u s s i e n , VDI u. ATG, Köln. I. Gestaltungsgrundlagen. Kleiner Hubraum — große Hubraumleistung. Elastischer Lauf, gute Drehzahlausnutzung. • Verwindungsfreie, stoßdämpfende Aufhängung. Betriebstüchtigkeit auch bei kleinem Hubraum. Höchstdrehzahl durch Gasgeschwindigkeit begrenzt. Ständige Betriebsbereitschaft. Wirtschaftlicher Kraftstoffverbrauch bei Drosselleistung. Geräuschlos, Schalldämpfung. Schwingungsfrei im gesamten Drehzahlbereich. Lange Lebensdauer, wenig Instandsetzungsarbeit. II. Betriebsbedingungen. Längeres Einfahren. Start mit kaltem Motor. Anfahrdrehmoment durch Kupplung und Getriebe herabgesetzt. Volleistung nur vorübergehend. Betriebsdauerleistung etwa 35% der Volleistung bei P K W . Viele Fahrtunterbrechungen und starke Belastungsschwankungen. Viel Leerlauf. Plötzliches Beschleunigen und Abbremsen. Stöße beim Kuppeln. Stöße durch Unebenheiten der Fahrbahn. Bremsen mit Motor. III. Bewertung. a) „ L i t e r l e i s t u n g " . D . h . : P S je Liter Hubvolumen. Hierbei ist •gleichzeitig die Drehzahl anzugeben. Moderne Personenwagenmotoren weisen jetzt eine Literleistung von 22 bis 25 PS in dem Drehzahlbereich von 2600 bis 3800 auf. Vereinzelt bis 40 PS. Moderne Lastwagen-Ottomotoren von 1000 bis 3600 Umdr./min 8 bis 25 P S je Liter. Fahrzeugdieselmotoren haben bei Drehzahlen bis 2200 i. d. min. eine Literleistung von 16 PS/1 als Höchstwert. b) „ M i t t l e r e r A r b e i t s d r u c k " in kg/cm 2 : Kleinstfahrzeugmotoren 3—5 kg/cm 2 , Personen-und Lastwagen-Otto-Motore 5—7 ,, vereinzelt bis 8,5, Dieselmotoren 5—6,5 ,, c) „ M i t t l e r e K o l b e n g e s c h w i n d i g k e i t " : Kleinstfahrzeugmotoren 6— 9 m/sek. •Personenwagenmotoren 8—12 ,, vereinzelt bis 16. Lastwagenmotoren sind den Personenwagenmotoren gleich. ' d) „ K o l b e n b e l a s t u n g " . Die Wärmebelastung des Verbrennungsraumes wird durch das Verhältnis von Leistung zur Kolbenfläche N F ausgedrückt. Es beträgt bei fast allen Motorarten 0,17—0,25 PS/cm 2 . Ausländische Personenwagenmotoren findet man mit bis 0,38 PS/cm 2 . 763

Je kleiner der Hubraum, desto niedriger ist die Kolbenbelastung, e) „Mechanische S c h n e l l - L ä u f i g k e i t ' n-YN. Sie ist ein Maß für die mechanische Beanspruchung des Motors und kann in Abhängigkeit vom Zylinderhubvolumen oder vom Gesamthubvolumen ausgedrückt werden 1 ). W e n n m a n in den A u s d r u c k der mechanischen S c h n e l l - L ä u f i g k e i t 2 )

n -^N f ü r die Leistung N das P r o d u k t a u s m i t t l e r e m Druck, K o l b e n f l ä c h e , Hub und D r e h z a h l und f ü r die Drehzahl den gleichen V e r h ä l t n i s w e r t cm 2s (.cm = m i t t l e r e K o l b e n g e s c h w i n d i g k e i t , s — Hub) einsetzt, so e r k e n n t m a n nach W e g l a s s u n g d e r dabei unwichtigen Z a h l e n g r ö ß e n , d a ß die mechanische S c h n e l l - L ä u f i g k e i t eines Z y l i n d e r s b e s t i m m t ist durch die G r ö ß e ( p m = m i t t l e r e r Druck, D = Z y l i n d e r b o h r u n g ) . Die mechanische S c h n e l l - L ä u f i g k e i t w i r d also d u r c h den m i t t l e r e n D r u c k n u r irv der '/„-Potenz b e e i n f l u ß t , v o m Z y l i n d e r d u r c h m e s s e r in der einfachen, v o n d e r K o l b e n geschwindigkeit in der "/»•-Potenz, d e m Hub ist sie u m g e k e h r t v e r h ä l t i g . W e n n m a n d i e A r b e i t s w e i s e in F o r m d e r T a k t z a h l noch einsetzen w ü r d e , w ü r d e diese m i t t~' e r scheinen.

Die mechanische Schnell-Läufigkeit ist gleichzeitig ein Maßstab für die Güte des Triebwerks des ganzen Wagens. Bild 1 zeigt den ungefähren jetzigen Verlauf der Schnellaufwerte für vollständige Motoren, und zwar in Abhängigkeit vom Gesamthubraum. 50000 WOOO 30000

20000 10000

»

to'ij VI

/

/

5

10

Bild 1.

15 20 Gesamt-Hubraum

25 in Ltn

30

Schnell-Läufigkeit

Die Kurve steigt bei den kleinsten Abmessungen recht schnell, um dann bei den großen Abmessungen (Plugmotoren) fast gerade zu laufen. f) „ L e i s t u n g s g e w i c h t " (Motorgewicht/Bremsleistung): G Ne -

Kleinstmotoren Personenwagenmotoren

4,5—10 kg/PS, 3,0— 5,5 ,,

Lastwagenmotoren (Diesel) . . . .

5,0— 9,0

g) „Hubraumgewicht" (kg/1)

„

;

Kleinstmotoren Personenund Lastwagenmotoren . 230—265 55—120 kg/1, „ ') ATZ 1 3 (1984) S. 343. •) Prof. Dr. W . Kamm.

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IV. Leistung 1 ). (4-Takt-Motoren) 1. Die v i e r Hübe. D i e Arbeitsweise des V i e r t a k t e s ist folgende: I. T a k t : ( K o l b e n läuft im Zylinder a b w ä r t s . ) Ansaugen des Gasgemisches. I I . T a k t : ( K o l b e n läuft nach o b e n . ) V e r d i c h t e n des G a s g e m i s c h e s . I I I . T a k t : ( K o l b e n läuft nach a b w ä r t s . ) V e r b r e n n e n des Gasgemisches. A r b e i t s t a k t . I V . T a k t : ( K o l b e n läuft nach o b e n . ) Ausstoßen der v e r b r a n n t e n G a s e . Die e i n z e l n e n A r b e i t s t a k t e fallen nicht genau m i t den Hüben der K o l b e n zusamm e n , sonder n werden durch die Öffnungszeiten der Aus- und E i n l a ß v e n t i l e a b g e g r e n z t . Ventilöffnungszeiten s. S . 7 2 8 .

a) S a u g h u b . Wenn Saughub beginnt, ist Auspuffhub beendet. Es befinden sich also im Verdichtungsraum vc verbrannte Gase mit höherer Temperatur, etwa 100° C und geringem Überdruck. Saughubvolumen vh kann also nicht voll m it Friscbgas angesaugt werden. Es ergibt sich der volumetrische Wirkungsgrad durch die Menge der frisch angesaugten Ladung va zu _ va »w -

Gasvo lumen hängen stark von Druck und Temperatur ab. Es muß also das Gasgewicht zugrundegelegt werden, da hiervon der Wärmewert und somit die Arbeit des Hubes abhängt. Es ergibt sich der F ü l l u n g s - oder L i e f e r u n g s g r a d Ga: O0, worin G0 = y0 • vA in kg ist und y0 das spezifische Gewicht bei 15° C und 760 mm Barometerstand des Kraftstoffgemisches. Der tatsächliche Wert (Gewicht) des Frischgasvolumens ist £?„ = ya- va in kg. Es ergibt sich der Füllungsgrad n, =

°a

«o = 1,2255 kg/m3 bei 15° C und 760 mm.

Nach Messungen ist rj[ = 0,5 bis 0,9 in Praxis meist unter 0,6; weil hohe Temperatur im Zylinder herrscht und das Gasgemisch gleichfalls mehr als 15° C aufweisen muß, um Kondensat-Niederschläge zu vermeiden. Außerdem herrscht nicht stets der Zustand von 15° C und 760 mm Barometerhöhe. Alle anderen Werte geben andere Motorleistung. (Siehe Normleistung und Höhenleistung Seite 718.) Der Saughub ist der wichtigste zur Leistungserhöhung, deshalb beachten: Niedrige Zylinderinnentemperatur, also gute Kühlung. Niedrige Gemischtempertaur, hohes Gewicht derselben. Niedriger Druck der verbrannten Bestgase. Geringer Unterdrück im Zylinder beim Ansaugen (keine Drosselung in der Ansaugleitung). b) V e r d i c h t u n g s h u b . Hängt von Endtemperatur Ta und Enddruck pa des Saughubes ab und hiervon sowie von der Höhe der Verdichtung £ =

Vc

+

Vh

vc

Verdichtungsdruck p und Verdichtungstemperatur T . Verdichtungslinie im Diagramm ist eine Polytrope mit dem Exponenten ca. n = 1,35. Es ist also am Ende der Verdichtung Pc = Pa • £" T,= TnAlle Leistungsangaben beziehen sich auf Motoren ohne Vorverdichter (Gebläse oder Kompressor). Über diese und ihren Zusammenhang mit den Motoren berichtet ein besonderer Abschnitt.

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IS p Kurbelwinkel in m/s ist: v = r • o) • ^sin