Kraftfahrzeugmotoren: Auslegung und Konstruktion
Gespeichert in:
| Format: | Buch |
|---|---|
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Würzburg
Vogel
2014
|
| Ausgabe: | 5., überarb. und erg. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Automobilindustrie
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 1784 S. Ill., graph. Darst. 25 cm |
| ISBN: | 9783834332066 3834332062 |
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INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT 5
1 MERKMALE UND BESONDERHEITEN VON VERBRENNUNGSMOTOREN IM ZUSAMMENHANG
MIT DER
ANWENDUNG ALS ANTRIEB VON MASCHINEN BZW. FAHRZEUGEN (
WERNER HOFFMANN') 19
VERWENDETE FORMELZEICHEN, INDIZES UND ABKUERZUNGEN 34
2
GRUNDLAGEN (
HORST SCHAEDLICH) 37
2.1 BEGRIFFE UND EINTEILUNG 37
2.2 HAUPTABMESSUNGEN 49
2.2.1 ZYLINDERGEOMETRIE 49
2.2.2 SCHNELLLAEUFIGKEIT 53
2.2.3 ARBEITSFAEHIGKEIT 60
2.2.4 LEISTUNGSFAEHIGKEIT 77
2.3 AUSLEGUNGSBEISPIELE 79
2.3.1 BEISPIEL 1: PKW-MOTOR 80
2.3.2 BEISPIEL 2: NKW-MOTOR 85
2.4 VERDICHTUNGSVERHAELTNIS 86
2.5 PLEUELSTANGENVERHAELTNIS 88
2.6 KRAFTSTOFF- UND LUFTVERBRAUCH 89
2.7 MOTORMASSE UND EINBAUMASSE 92
2.8 LEISTUNGSANGABEN UND BEZUGSZUSTAND 96
2.9 KENNLINIEN UND KENNFELDER 101
VERWENDETE FORMELZEICHEN, INDIZES UND ABKUERZUNGEN : 107
3
THERMODYNAMIK DER VERBRENNUNGSMOTOREN (
STEFFEN
ZWAHR)
111
3.1 EINLEITUNG 111
3.2 VEREINBARUNGEN UND THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN 114
3.3 PRAKTISCHE GRENZEN DER KREISPROZESSE UND GRENZPROZESSE 122
3.4 AUSWIRKUNGEN DER ANORDNUNG DER WAERMEZUFUHR 132
3.4.1 KONSTANTES VERDICHTUNGSVERHAELTNIS 132
3.4.2 KONSTANTES DRUCKVERHAELTNIS 139
3.5 TEILLASTVERFAHREN 141
3.5.1 QUALITAETSREGULIERUNG 141
3.5.2 QUANTITAETSREGULIERUNG 143
3.5.2.1 DROSSELREGULIERUNG 144
3.5.2.2 ALTERNATIVES VERFAHREN - FRUEHES EINLASS SCHLIESST (FES) 151
3.6 AUFLADUNG 156
3.6.1 ABGAS-TURBOAUFLADUNG 157
3.6.2 MECHANISCHE AUFLADUNG 164
3.7 PROZESS DES VOLLKOMMENEN MOTORS 167
3.8 REALE ARBEITSPROZESSRECHNUNG 169
3.8.1 MODELLANSAETZE 169
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8
INHALTSVERZEICHNIS
3-8.2 EINZONENMODELL 171
3.8.2.1 BERECHNUNGSGRUNDLAGEN 171
3.8.2.2 AUSGEWAEHLTE ERGEBNISSE DER SIMULATION 177
3.9 PROZESSANALYSE 184
3.9.1 INDIZIEREN UND ANALYSE DES DRUCKVERLAUFS 184
3.9.2 HEIZVERLAUF UND BRENNVERLAUF 187
3.9.3 APPROXIMATION DES BRENNVERLAUFS MIT EINER VIBEFUNKTION 192
3.9.4 DETAILLIERTE VERLUSTANALYSE 193
VERWENDETE FORMELZEICHEN, INDIZES UND ABKUERZUNGEN 199
4
GEMISCHBILDUNG UND VERBRENNUNG (
WERNER HOFFMANN) 203
4.1 ALLGEMEINE VERBRENNUNGSTHEORIE 203
4.1.1 ELEMENTARE FORMEN DES VERBRENNUNGSPROZESSES 204
4.1.2 EINLEITUNG DER VERBRENNUNG, REAKTIONSGESCHWINDIGKEIT,
KETTENREAKTION . 207
4.1.2.1 SELBSTZUENDUNGSVORGANG 208
4.1.2.2 KETTENREAKTION 210
4.1.2.3 FLAMMENFRONT 211
4.1.2.4 FREMDZUENDUNG 214
4.1.2.5 DIFFUSIONSVERBRENNUNG 214
4.2 KRAFTSTOFF UND CHEMISCHE GRUNDLAGEN DER VERBRENNUNGSPROZESSE 215
4.2.1 KRAFTSTOFFE FUER VERBRENNUNGSMOTOREN 215
4.2.1.1 ALIPHATISCHE BZW. KETTENFOERMIGE KOHLENWASSERSTOFFE 215
4.2.1.2 RINGFOERMIGE KOHLENWASSERSTOFFE 217
4.2.1.3 ORGANISCHE SAUERSTOFFVERBINDUNGEN 219
4.2.1.4 ALTERNATIVE KRAFTSTOFFE 221
4.2.2 VERBRENNUNG, MINDESTLUFTBEDARF, HEIZWERT 222
4.2.2.1 VERBRENNUNGSREAKTIONEN UND MINDESTLUFTBEDARF, LUFTVERHAELTNIS 222
4.2.2.2 HEIZWERT 228
4.2.2.3 ABGASZUSAMMENSETZUNG UND VERBRENNUNGSLUFTVERHAELTNIS 234
4.3 GEMISCHBILDUNG UND VERBRENNUNG IM DIESELMOTOR 236
4.3.1 ENTWICKLUNG DER THEORIEN ZUR VERBRENNUNG IM DIESELMOTOR 236
4.3.2 KRAFTSTOFFSTRAHL 238
4.3.2.1 STRAHLAUSBREITUNG UND ZERSTAEUBUNG 238
4.3.2.2 TROPFENVERDAMPFUNG UND EINLEITUNG DER ZUENDUNG 243
4.3.3 GEMISCHBILDUNGS- UND VERBRENNUNGSVERFAHREN 245
4.3.3.1 ERFORDERLICHER VERBRENNUNGSABLAUF 245
4.3.3.2 BEEINFLUSSUNG DES VERBRENNUNGSABLAUFS 247
4.3.3.3 BRENNRAEUME 249
4.3.3.4 LUFTBEWEGUNG 252
4.3.4 ABGASZUSAMMENSETZUNG BEI DIESELMOTOREN UND MASSNAHMEN ZU
DEREN BEEINFLUSSUNG (
WERNER HOFFMANN, MATTHIAS KRAEIZSCH,
ANDREAS ROSENEK) 263
4.4 DIESELEINSPRITZANLAGEN 275
4.4.1 AUFBAU UND FUNKTION KANTENGESTEUERTER EINSPRITZANLAGEN 276
4.4.2 AUSLEGUNG KANTENGESTEUERTER EINSPRITZANLAGEN 280
4.4.3 BEEINFLUSSUNG VON EINSPRITZZEITPUNKT UND EINSPRITZMENGE 295
4.4.3.1 SPRITZVERSTELLER 295
4.4.3.2 REGLER 296
4.4.4 ZEITGESTEUERTE DIESELEINSPRITZSYSTEME 302
4.4.4.1 ELEKTRONISCH GESTEUERTE VERTEILERPUMPEN 302
4.4.4.2 ZEITGESTEUERTE UNIT-LNJECTOR- UND UNIT-PUMP-SYSTEME 305
4.4.4.3 COMMON-RAIL-SYSTEM - SPEICHEREINSPRITZSYSTEM 308
4.4.4.4 PIEZO-COMMON-RAIL-SYSTEM 318
4.5 GEMISCHBILDUNG UND VERBRENNUNG IM OTTOMOTOR 329
4.5.1 ALLGEMEINES 329
INHALTSVERZEICHNIS 9
4.5.2 VERBRENNUNGSABLAUF 331
4.5.2.1 NORMALE UND ANOMALE VERBRENNUNG 332
4.5.2.2 GESTALTUNG KLOPF- UND GLUEHZUENDUNGSUNEMPFINDLICHER BRENNRAEUME 338
4.5.3 VERGASERMOTOR 344
4.5.3.1 WIRKUNGSWEISE DES VERGASERS UND VERGASERGROBAUSLEGUNG 347
4.5.3.2 VERGASERBAUARTEN 354
4.5.4 SAUGROHRGESTALTUNG UND GEMISCHVERTEILUNG 357
4.5.4.1 KRAFTSTOFFZERSTAEUBUNG UND -VERDAMPFUNG 357
4.5.4.2 SAUGROHRGESTALTUNG 359
4.5.5 BENZINEINSPRITZUNG 363
4.5.5.1 ART DER KRAFTSTOFFEINSPRITZUNG . 365
4.5.5.2 MECHANISCHE EINSPRITZANLAGEN 366
4.5.5.3 ELEKTRONISCHE MOTORSTEUERUNGEN 367
4.5.5.4 ELEKTRONISCH GESTEUERTE SAUGROHR-BENZINEINSPRITZANLAGEN 369
4.5.5.5 ELEKTRONISCH GESTEUERTE BENZIN-DIREKTEINSPRITZANLAGEN 373
4
.5.6 ZUENDUNG UND ZUENDANLAGE (
MATTHIAS THEIN
) 386
4.5.6.1 MOTORISCHE ANFORDERUNGEN AN DIE ZUENDANLAGE 388
4.5.6.2 HOCHSPANNUNGSERZEUGUNG UND FUNKENENTLADUNG 393
4.5.6.3 KOMPONENTEN 416
4.5.6.4 MOTORMANAGEMENTSYSTEM * ZUENDWINKELGUETEGRAD 426
4.5.7 EMISSIONEN DER FAHRZEUGE MIT OTTOMOTOR
(WERNER HOFFMANN,
MATTHIAS KRATZSCH,
ANDREAS ROSENEK) 428
4.6 GESETZLICHE ANFORDERUNGEN ZU EMISSIONEN VON VERBRENNUNGSMOTOREN
(MATTHIAS KRATZSCH,
ANDREAS ROSENEK) 435
4.6.1 EINFUEHRUNG 435
4.6.2 ABGASGESETZGEBUNG IN DEN USA 436
4.6.2.1 FAHRZEUGZULASSUNG 436
4.6.2.2 EMISSIONSSTANDARDS DER EPA - TIER 2 437
4.6.2.2.1 ABGASTESTPROZEDUREN DER EPA 437
4.6.2.2.2 NACHWEIS DER DAUERHALTBARKEIT EMISSIONSBEEINFLUSSENDER
BAUTEILE 440
4.6.2.2.3 EMISSIONSGRENZWERTE DER EPA 440
4.6.2.2.4 OBD-ANFORDERUNGEN DER EPA 442
4.6.2.3 EMISSIONSSTANDARDS DER CARB 443
4.6.2.3.1 EMISSIONSGRENZWERTE DER CARB - LEV-2-PROGRAMM 444
4.6.2.3.2 OBD-ANFORDERUNGEN DER CARB 445
4.6.2.3.3 EMISSIONSGRENZWERTE DER CARB - LEV-3-PROGRAMM 446
4.6.3 ABGASGESETZGEBUNG IN DER EUROPAEISCHEN UNION 447
4.6.3.1 FAHRZEUGZULASSUNG 447
4.6.3.2 NEUER EUROPAEISCHER FAHRZYKLUS NEFZ2000 447
4.6.3.3 GRENZWERTE IN DER EUROPAEISCHEN UNION 448
4.6.3.4 DAUERHALTBARKEITSNACHWEIS, VERSCHLECHTERUNGSFAKTOREN 450
4.6.3.5 ON-BOARD-DIAGNOSE (OBD) 452
4.6.3.6 C02-FLOTTENVERBRAUCH 453
4.6.4 ABGASROLLENPRUEFSTAND 454
4.6.5 PRUEFVERFAHREN AUF DEM MOTORENPRUEFSTAND - LEISTUNGSPRUEFUNG 454
VERWENDETE FORMELZEICHEN, INDIZES UND ABKUERZUNGEN 458
5 LADUNGSWECHSEL (WERNER HOFFMANN) 467
5.1 AUFGABEN UND BEWERTUNG DES LADUNGSWECHSELS 467
5.2 LADUNGSWECHSELSTEUERUNG UND STEUERQUERSCHNITTE 480
5.3 VENTILSTEUERUNGEN UND MERKMALE DER KONSTRUKTIVEN AUSFUEHRUNG 490
5.4 KINEMATIK DES NOCKENTRIEBS UND DER VENTILSTEUERUNG 495
5.4.1 KREISBOGENNOCKEN MIT STOESSELROLLE 500
5.4.2 TANGENTENNOCKEN MIT STOESSELROLLE 506
5.4.3 KREISBOGENNOCKEN MIT FLACHSTOESSEL 507
10
/ NHALTSVERZEICHNIS
#
5.4.4 KINEMATISCHE EIGENSCHAFTEN UNTERSCHIEDLICHER NOCKEN- BZW.
VENTILTRIEBE . . 509
5.5 BERECHNUNG UND AUSLEGUNG VON VENTILSTEUERUNGEN 517
5.5.1 BEWEGUNGSFUNKTIONEN AM STOESSEL 517
5.5.2 KRAEFTE UND KRAFTWIRKUNGEN AN DEN BAUTEILEN DER VENTILSTEUERUNG 519
5.5.3 AUSLEGUNG VON VENTILFEDERN 539
5.6 KONSTRUKTION VON VENTILSTEUERUNGEN UND DEREN BAUTEILE 558
5.6.1 VENTILFEDERN 559
5.6.2 VENTILE 562
5.6.3 VENTILSITZRINGE 564
5.6.4 VENTILSCHAFTFUEHRUNGEN 565
5.6.5 VERBINDUNG FEDERTELLER UND VENTIL - VENTILDREHUNG UND
VENTILDREHVORRICHTUNGEN 566
5.6.6 KIPP- BZW. SCHLEPPHEBEL 569
5.6.7 STOESSELSTANGEN 569
5.6.8 STOESSEL, NOCKEN UND NOCKENWELLEN 570
5.6.9 AUTOMATISCHER SPIELAUSGLEICH 576
5.6.10 EINFLUSS VON ELASTIZITAET UND MASSE DER VENTILTRIEBBAUTEILE AUF
BEWEGUNGSABLAUF UND SCHWINGUNGSEIGENSCHAFTEN DER VENTILTRIEBE 579
5.7 STEUERTRIEB 581
5.7.1 ZAHNRADSTEUERTRIEB 586
5.7.2 ZUGMITTELSTEUERTRIEBE 587
5.8 LNSTATIONAERE STROEMUNGSVORGAENGE BEIM LADUNGSWECHSEL DER MOTOREN 603
5.8.1 MATHEMATISCHE GRUNDLAGEN 603
5.8.2 THEORIE KLEINER WELLEN 604
5.8.3 SCHWINGUNGSTHEORIE 614
5.8.4 ABSTIMMUNG DES LADUNGSWECHSELS VON VIERTAKTMOTOREN NACH
DER SCHWINGUNGSTHEORIE 619
5.8.5 AEHNLICHKEITSBEZIEHUNGEN BEIM VIERTAKTMOTOR 622
5.9 VARIABLE MOTORSTEUERUNG UND LADUNGSWECHSELANLAGEN VON
VIERTAKTMOTOREN 628
5.9.1 VARIABLE MOTORSTEUERUNG 628
5.9.2 ZUSAMMENWIRKEN VON LADUNGSWECHSELANLAGE UND MOTORSTEUERUNG .
644
5.10 AUSLEGUNG DES LADUNGSWECHSELS VON ZWEITAKTMOTOREN 654
5.10.1 STEUERUNG DES ZWEITAKTMOTORS 654
5.10.2 SPUELUNG 657
5.10.3 ABSTIMMUNG DES LADUNGSWECHSELS VON ZWEITAKTMOTOREN MIT
KURBELKASTENSPUELUNG UND SCHLITZSTEUERUNG 660
5.10.3.1 BEMESSUNG DER STEUERQUERSCHNITTE 661
5.10.3.2 AUSLEGUNG DES ANSAUGROHRS 667
5.10.3.3 AUSLEGUNG DER AUSPUFFANLAGE 669
VERWENDETE FORMELZEICHEN, INDIZES UND ABKUERZUNGEN 673
6
AUFLADUNG (
STEFFEN ZWAHR) 687
6.1 AUFGABEN UND ANLIEGEN 687
6.2 STATIONAERE UND DYNAMISCHE EIGENSCHAFTEN DES AUFGELADENEN MOTORS 688
6.3 LADERBAUARTEN 695
6.3.1 LADER NACH VERDRAENGERBAUART 695
6.3.2 LADER NACH STROEMUNGSBAUART 701
6.4 MECHANISCHE AUFLADUNG 703
6.4.1 GRUNDLAGEN 703
6.4.2 BEISPIEL ZUR LADERANPASSUNG 707
6.5 ABGAS-TURBOAUFLADUNG 712
6.5.1 ABGAS-TURBOLADER 712
6.5.2 STAU- UND STOSSAUFLADUNG 715
6.5.3 ANPASSUNG DES LADERS - HAUPTGLEICHUNGEN DER ABGAS-TURBOAUFLADUNG .
. 717
6.5.4 BEISPIEL ZUR LADERAUSWAHL 721
INHALTSVERZEICHNIS 11
6.5.5 LADEDRUCKREGELUNG 728
6.5.6 BESONDERHEITEN BEI OTTOMOTOREN 731
6.6 LADELUFTKUEHLUNG 735
6.7 AUSGEWAEHLTE SONDERVERFAHREN 739
6.7.1 DRUCKWELLENLADER 740
6.7.2 MODIFIKATIONEN DER ABGAS-TURBOAUFLADUNG 742
6.8 MOEGLICHKEITEN ZUR VERBRAUCHS- UND SCHADSTOFFVERRINGERUNG AN OTTO-
UND
DIESELMOTOREN 746
VERWENDETE FORMELZEICHEN, INDIZES UND ABKUERZUNGEN 749
7 MOTORAKUSTIK (
WOLFGANG FOKEN) 753
7.1 MOTORGERAEUSCH UND GESETZLICHE VORSCHRIFTEN 754
7.2 AKUSTISCHE MESS- UND AUSWERTETECHNIK 755
7.2.1 MESSGROESSEN DES SCHALLFELDES 755
7.2.2 AUSWERTUNG VON SCHALLSIGNALEN 755
7.2.3 MESSVERFAHREN UND MESSRAEUME 757
7.3 GERAEUSCHENTSTEHUNG, WEITERLEITUNG UND ABSTRAHLUNG 759
7.3.1 TEILSCHALLQUELLEN UND ENTSTEHUNGSMECHANISMEN 759
7.3.2 WEITERLEITUNG UND ABSTRAHLUNG 761
7.4 MASSNAHMEN ZUR GERAEUSCHREDUKTION 763
7.4.1 DIREKTE SCHALLQUELLEN 763
7.4.2 INDIREKTE SCHALLQUELLEN 765
7.5 BERECHNUNGSVERFAHREN ZUR SIMULATION 768
7.6 PSYCHOAKUSTIK UND SOUND-DESIGN 770
7.7 ENTWICKLUNGSTENDENZEN 773
VERWENDETE FORMELZEICHEN, INDIZES UND ABKUERZUNGEN 774
8
KUEHLSYSTEM (
MIRKO SIERAKOWSKI) 777
8.1 STROEMUNGSTECHNISCHE GRUNDLAGEN 778
8.1.1 DRUCKGLEICHUNG NACH BERNOULLI 778
8.1.2 DRUCKVERLUST UND STROEMUNGSWIDERSTAND 779
8.1.3 STROEMUNGSWIDERSTAENDE VON GERADEN ROHRLEITUNGEN, KRUEMMERN,
QUERSCHNITTSVERAENDERUNGEN UND VERZWEIGUNGEN 782
8.1.4 KUEHLMITTELSTOFFWERTE 783
8.1.4.1 WASSER 783
8.1.4.2 KUEHLMITTELGEMISCHE 783
8.1.4.3 LUFT 787
8.2 WAERMEBILANZ DES KUEHLSYSTEMS 787
8.2.1 WAERMESTROM DES MOTORS 787
8.2.2 WAERMESTROMVERTEILUNG IM KUEHLKREISLAUF 790
8.3 FLUESSIGKEITSKUEHLUNG 791
8.3.1 KUEHLUNGSARTEN 791
8.3.1.1 PUMPENUMLAUFKUEHLUNG 791
8.3.1.2 DRUCKKUEHLUNG 793
8.3.1.3 THERMOSIPHONKUEHLUNG 794
8.3.1.4 VERDAMPFUNGSKUEHLUNG 795
8.3.1.5 KUEHLUNG MIT UNTERSCHIEDLICHEM TEMPERATURNIVEAU 796
8.3.2 KUEHLMITTELPUMPEN 797
8.3.2.1 AUFBAU UND ARTEN VON KFZ-KUEHLMITTELPUMPEN 797
8.3.2.2 KUEHLMITTELSEITIGE ABDICHTUNG DER KUEHLMITTELPUMPE 799
8.3.2.3 AUSLEGUNG, BERECHNUNG UND KENNWERTE VON KUEHLMITTELPUMPEN 801
8.3.2.4 KAVITATIONSUNTERSUCHUNGEN AN KUEHLMITTELPUMPEN 805
8.3.2.5 REGELBARE KUEHLMITTELPUMPEN 807
8.3.3 FLUESSIGKEITSKUEHLER 809
8.3.3.1 ALLGEMEINES 809
12
INHALTSVERZEICHNIS
* 8.3.3.2 RIPPENROHRKUEHLER 810
8.3.3.3 LAMELLENKUEHLER 811
8.3.3.4 KUEHLERWERKSTOFFE 811
8.3.3.5 SPEZIFISCHE KUEHLLEISTUNG UND WAERMEDURCHGANGSZAHL 812
8.3.3.6 KUEHLLUFTSEITIGER STROEMUNGSWIDERSTAND 816
8.3.3.7 KUEHLMITTELSEITIGER STROEMUNGSWIDERSTAND 817
8.3.4 OEL-KUEHLMITTEL-WAERMETAUSCHER 819
8.3.5 ERMITTLUNG DER VOLUMENSTROM- UND DRUCKVERTEILUNG 820
8.3.5.1 CHARAKTERISTIK DER KUEHLKREISLAUF-STROEMUNGSWIDERSTAENDE 820
8.3.5.2 GRUNDLAGEN ZUR VERKETTUNG VON KUEHLKREISLAUFWIDERSTAENDEN 822
8.3.5.3 NUMERISCHE ERMITTLUNG DER VOLUMENSTROM- UND DRUCKVERTEILUNG 826
8.3.5.4 RECHENTECHNISCHE ERMITTLUNG DER VOLUMENSTROM- UND
DRUCKVERTEILUNG . 828
8.3.5.5 GRAFISCHE ERMITTLUNG DER VOLUMENSTROM- UND DRUCKVERTEILUNG 828
8.3.6 REGELUNG DES KUEHLSYSTEMS - WAERMEMANAGEMENT 830
8.3.6.1 ALLGEMEINES 830
8.3.6.2 KUEHLMITTELSEITIGE REGELUNG 831
8.3.6.3 LUFTSEITIGE KUEHLSYSTEMREGELUNG 833
8.3.7 AUSLEGUNG VON KFZ-KUEHLSYSTEMEN 837
8.3.7.1 ALLGEMEINES 837
8.3.7.2 TEMPERATUREN IM KFZ-KUEHLSYSTEM 837
8.3.7.3 DRUCKVERTEILUNG IM KUEHLKREISLAUF UND DRUCKAUFBAU IM
AUSGLEICHBEHAELTER 840
8.3.7.4 VERNETZUNG UND WAERMEBILANZ DES KUEHLSYSTEMS 843
8.3.7.5 ERMITTLUNG DER ERFORDERLICHEN VOLUMENSTROEME 843
8.3.7.6 FESTLEGUNG DER KUEHLMITTELSEITIGEN STROEMUNGSWIDERSTAENDE 843
8.3.7.7 AUSWAHL DER KUEHLMITTELPUMPE 845
8.3.7.8 KAVITATIONSUNTERSUCHUNGEN AN KUEHLKREISLAUFBAUTEILEN 845
8.3.7.9 SIMULIERTER MOTORBETRIEB 847
8.3.7.10 PRUEFSTANDSUNTERSUCHUNGEN BEI MOTORBETRIEB 848
8.3.7.11 LUFTSEITIGE AUSLEGUNG VON KUEHLER UND HEIZUNGSWAERMETAUSCHER 849
8.3.7.12 ERMITTLUNG DES KUEHLLUFTSTROMS UND DER KUEHLERABMESSUNG 849
8.3.7.13 ERMITTLUNG DER KUEHLLUFTSEITIGEN STROEMUNGSWIDERSTAENDE 851
8.3.7.14 AUSWAHL DES KUEHLLUEFTERS UNTER BERUECKSICHTIGUNG DES
STAUEINFLUSSES 851
8.3.7.15 AUSWAHL DER LUEFTERREGELEINRICHTUNG 854
8.3.7.16 SIMULIERTER KUEHLLUFTSEITIGER MOTORBETRIEB 854
8.3.7.17 WINDKANAL UND FAHRVERSUCHE 855
8.4 LUFTKUEHLUNG 856
8.4.1 VERGLEICH VON FLUESSIGKEITS- UND LUFTKUEHLUNG 856
8.4.2 WAERMEUEBERGANG VON BRENNGASEN ZUR KUEHLLUFT 856
8.4.3 VERRIPPUNGSPROBLEME 860
8.4.3.1 WAERMEUEBERGANG 860
8.4.3.2 ERWAERMUNG DER KUEHLLUFT IM RIPPENKANAL 861
8.4.4 STROEMUNGSVERHAELTNISSE 863
8.4.4.1 STROEMUNG DER KUEHLLUFT IM RIPPENKANAL 863
8.4.4.2 EINFLUSS DER KUEHLLUFTFUEHRUNG AM ZYLINDER 866
8.4.4.3 KUEHLLUFTWIDERSTAENDE, LEISTUNGSBEDARF, LUEFTERANORDNUNG 866
8.4.5 AUSWAHL DES KUEHLLUEFTERS 868
VERWENDETE FORMELZEICHEN, INDIZES UND ABKUERZUNGEN 869
9 FILTRATION (
MICHAEL DURST, GUNNAR-MARCEL
KLEIN, NIKOLAUS
MOSER) 873
9.1 EINLEITUNG 873
9.2 GRUNDLAGEN DER FILTRATION IN KRAFTFAHRZEUGEN 878
9.2.1 SYSTEMATIK DER MECHANISCHEN TRENNTECHNIK 878
9.2.2 BESCHREIBUNG VON DISPERSEN PARTIKELSYSTEMEN 879
INHALTSVERZEICHNIS
13
9.2.3 TRENNGRAD, FRAKTIOENSABSCHEIDEGRAD UND FILTERFEINHEIT 881
9.2.4 FILTERSTANDZEIT UND SCHMUTZKAPAZITAET 884
9.2.5 QUELLEN UND BESCHREIBUNG DER ABZUTRENNENDEN PARTIKEL 884
9.2.6 ABSCHEIDEMECHANISMEN 885
9.3 FILTRATION VON MOTORANSAUGLUFT 892
9.3.1 AUFGABEN DER MOTORANSAUGLUFT-FILTRATION 892
9.3.2 METHODEN ZUR UNTERSUCHUNG VON LUFTFILTERMEDIEN 900
9.3.3 LUFTFILTERMEDIEN 905
9.3.4 AUSLEGUNGSKRITERIEN FUER LUFTFILTERELEMENTE 910
9.3.5 LUFTFILTERBAUFORMEN 913
9.4 ABSCHEIDUNG VON OELTROEPFCHEN AUS BLOW-BY-GASEN 922
9.4.1 AUFGABEN DER KURBELGEHAEUSEENTLUEFTUNG 923
9.4.2 ABSCHEIDEVERFAHREN UND AUSGEFUEHRTE BEISPIELE 924
9.5 FILTRATION VON MOTORENOEL 928
9.5.1 AUFGABEN DER OELFILTRATION UND EINFLUSS AUF DEN VERSCHLEISS 928
9.5.2 FILTERMEDIEN ZUR SCHMIEROELFILTRATION - FILTERFEINHEIT UND
CHEMISCHE
BESTAENDIGKEIT : 933
9.5.3 HAUPTSTROMOELFILTRATION 941
9.5.4 NEBENSTROMOELFILTRATION 944
9.5.5 OELFILTERMODULE 947
9.6 FILTRATION VON KRAFTSTOFF 950
9.6.1 AUFGABEN DER KRAFTSTOFFFILTRATION - SCHUTZ DES EINSPRITZSYSTEMS
950
9.6.2 PRUEFVERFAHREN UND SPEZIFIKATIONEN FUER KRAFTSTOFFFILTER 957
9.6.3 FILTERMEDIEN UND FILTERELEMENTE 970
9.6.4 KRAFTSTOFFFILTER UND KRAFTSTOFFFILTERMODULE - UEBERSICHT UND
BAUFORMEN . 977
VERWENDETE FORMELZEICHEN, INDIZES UND ABKUERZUNGEN 984
10 KURBELTRIEB (
WERNER HOFFMANN) 987
10.1 BESCHREIBUNG DER BEWEGUNGSVORGAENGE 988
10.2 KRAEFTE UND KRAFTWIRKUNGEN IM KURBELTRIEB 999
10.2.1 KRAEFTE AM KOLBEN 1002
10.2.2 KRAEFTE UND KRAFTWIRKUNGEN DER PLEUELSTANGE 1006
10.2.3 ' KRAEFTE AM KOLBENBOLZEN 1021
10.2.4 KRAEFTE UND KRAFTWIRKUNGEN AM KURBELZAPFEN 1026
10.2.5 KRAEFTE AN DEN WELLENZAPFEN (GRUNDLAGERKRAEFTE) 1033
10.3 MASSENKRAEFTE UND MASSENKRAFTWIRKUNGEN AM MOTOR 1037
10.3.1 MASSENKRAEFTE BEIM EINZYLINDERMOTOR 1037
10.3.2 BEWERTUNG DES NATUERLICHEN MASSENAUSGLEICHS BEI
MEHRZYLINDERMOTOREN . . 1048
10.4 BELASTUNGEN UND BEANSPRUCHUNGEN DER KURBELWELLE 1064
10.5 UNGLEICHFOERMIGKEITSGRAD UND SCHWUNGRAD 1071
10.6 SCHWINGUNGSVORGAENGE 1079
10.6.1 GRUNDLAGEN 1081
10.6.2 DREHSCHWINGUNGSPROBLEME 1098
10.6.2.1 DREHSCHWINGUNGSERSATZSYSTEM 1098
10.6.2.2 EIGENFREQUENZEN UND EIGENSCHWINGFORMEN 1112
10.6.2.3 ERREGENDE KRAEFTE 1119
10.6.2.4 RESONANZDREHZAHLEN 1124
10.6.2.5 RESONANZAUSSCHLAEGE 1125
10.6.3 MASSNAHMEN GEGEN DREHSCHWINGUNGEN 1138
10.6.3.1 NATUERLICHE MASSNAHMEN 1139
10.6.3.2 ZUSATZEINRICHTUNGEN '. 1141
10.6.3.3 VERMEIDEN VON DREHSCHWINGUNGEN AN MOTORENPRUEFSTAENDEN UND
BEI AGGREGATEN 1149
VERWENDETE FORMELZEICHEN, INDIZES UND ABKUERZUNGEN 1153
14
INHALTSVERZEICHNIS
1
} TRIEBWERKSLAGERUNG UND SCHMIERUNG VON VERBRENNUNGSMOTOREN (
HEINZ GLAESER) 1165
11.1 AUFGABE UND WIRKUNGSWEISE VON LAGERUNGEN 1165
11.2 ARTEN DER LAGER IM VERBRENNUNGSMOTOR UND IHRE BELASTUNG 1168
11.3 HYDRODYNAMISCHE BERECHNUNG DER RADIALGLEITLAGER 1171
11.3.1 THEORETISCHE GRUNDLAGEN 1171
11.3.1.1 BEGRIFFSBESTIMMUNG 1171
11.3.1.2 HYDRODYNAMISCHER DRUCKAUFBAU 1171
11.3.2 BERECHNUNG DER WELLENVERLAGERUNGSBAHN 1180
11.3.3 BERECHNUNG DER REIBUNGSLEISTUNG 1189
11.3.4 BERECHNUNG DER OELDURCHSATZMENGE 1195
11.3.5 WAERMEBILANZ 1206
11.3.6 MAXIMALER SCHMIERSCHICHTDRUCK 1209
11.3.7 UMWANDLUNG DER RAUMFESTEN IN KOERPERFESTE KOORDINATEN 1215
11.3.7.1 GRUNDLAGER 1215
11.3.7.2 PLEUELLAGER 1216
11.3.7.3 KOLBENBOLZENLAGER 1217
11.3.8 WINKELGESCHWINDIGKEITEN DER LAGER EINES KURBELTRIEBES 1217
11.4 AUSLEGUNG VON VERBRENNUNGSMOTOREN-GLEITLAGERN 1218
11.4.1 BEDEUTUNG UND MOEGLICHKEITEN DER LAGERAUSLEGUNG 1218
11.4.2 RECHENPROGRAMME ZUR AUSLEGUNG DYNAMISCH BEANSPRUCHTER
RADIALGLEITLAGER 1222
11.4.2.1 EINFACHE UND KOMPLEXE RECHENPROGRAMME,
EHD- UND TEHD-BERECHNUNG 1222
11.4.2.2 PROGRAMMINHALT UND LEISTUNGSUMFANG DES
RECHENPROGRAMMS LAGER95 1225
11.4.3 EINFLUSSGROESSEN BEI DER LAGERAUSLEGUNG 1230
11.4.3.1 EINFLUSS DES BETRIEBSZUSTANDES 1230
11.4.3.2 EINFLUSS DES SCHMIERSTOFFES UND DES RELATIVEN LAGERSPIELS 1235
11.4.3.3 EINFLUSS VON OELZUFUEHRUNGSTEMPERATUR UND OELZUFUEHRUNGSDRUCK 1237
11.4.3.4 ART UND LAGE DER OELZUFUEHRUNG 1242
11.4.3.5 STEIFIGKEIT VON WELLE, LAGER UND LAGERUMGEBENDEN BAUTEILEN 1246
11.4.3.6 EINFLUSS DER KURBELWELLENGESTALTUNG (MASSENAUSGLEICH) 1248
11.4.4 SCHLUSSFOLGERUNGEN FUER DIE LAGERAUSLEGUNG AUS DER ANWENDUNG
VON RECHENPROGRAMMEN 1250
11.4.5 KONSTRUKTIVE GESTALTUNG DER LAGER VON MOTOREN 1252
11.5 WERKSTOFFE UND KONSTRUKTIONSGRUNDSAETZE FUER KFZ-MOTOREN-GLEITLAGER
1260
11.5.1 ANFORDERUNGEN, EIGENSCHAFTEN UND WERKSTOFFGRUPPEN 1260
11.5.2 HERSTELLUNG UND BAUFORMEN DUENNWANDIGER EINBAUFERTIGER
LAGERSCHALEN UND BUCHSEN , 1264
11.5.3 KONSTRUKTIVE GRUNDSAETZE BEI DER ANWENDUNG DUENNWANDIGER
EINBAUFERTIGER LAGERSCHALEN 1274
11.5.3.1 GEHAEUSEBOHRUNG, LAGERSPIEL, SPREIZUNG, FREIRAEUMUNG 1274
11.5.3.2 PRESSSITZ DER LAGERSCHALEN IN DER GEHAEUSEBOHRUNG UND
LAGERSPIELVERAENDERUNG IM BETRIEBSBEREICH DES MOTORS 1277
11.6 SCHMIERSTOFFE FUER KRAFTFAHRZEUGMOTOREN 1283
11.6.1 AUFGABEN UND KLASSIFIKATION DER MOTORENOELE 1284
11.6.2 VISKOSITAET VON OELEN 1291
11.6.3 ADDITIVE 1293
11.6.4 OELPRUEFUNG, OELWECHSEL, OELVERBRAUCH 1295
11.7 AXIALLAGERUNG 1297
11.8 WAELZGELAGERTES TRIEBWERK 1299
11.9 SCHMIERSYSTEM 1304
11.9.1 FUNKTION, BESTANDTEILE UND GRUNDSAETZLICHE WIRKUNGSWEISE 1304
11.9.2 SCHMIERSTOFFBEHAELTER, ANSAUGEN UND RUECKFUEHRUNG DES OELS 1305
INHALTSVERZEICHNIS
15
11.9.3 SCHMIERSTOFFKUEHLUNG 1306
11.9.4 SCHMIERSTOFFFOERDERUNG, VERSORGUNG DER SCHMIERSTELLEN 1307
11.9.5 ZWEITAKTMOTOREN-SCHMIERUNG 1311
11.10 SCHAEDEN UND VERAENDERUNGEN AN VERBRENNUNGSMOTOREN-GLEITLAGERN 1312
11.10.1 SCHAEDEN UND VERAENDERUNGEN AM LAGERMETALL ODER AN DER
DRITTSCHICHT . 1313
11.10.1.1 VERSCHLEISS 1313
11.10.1.2 VERSCHMUTZUNG 1318
11.10.1.3 UEBERHITZUNG 1319
11.10.1.4 ERMUEDUNG 1320
11.10.1.5 EROSION 1322
11.10.1.6 KAVITATION 1322
11.10.1.7 TRIBOCHEMISCHE REAKTION, KORROSION 1325
11.10.1.8 EINBAUFEHLER 1327
11.10.1.9 FEHLER DES LAGERHERSTELLERS 1328
11.10.2 SCHAEDEN AN DER STAHLSTUETZSCHALE 1329
11.10.2.1 REIBOXIDATION AM SCHALENRUECKEN 1329
11.10.2.2 STUETZSCHALENBRUCH 1330
11.10.2.3 STOSSFLAECHENBESCHAEDIGUNG 1331
11.10.2.4 SPREIZUNGSVERLUST 1331
11.10.3 AUSTAUSCH VON LAGERN 1331
VERWENDETE FORMELZEICHEN, INDIZES UND ABKUERZUNGEN 1332
12
KONSTRUKTION VON VERBRENNUNGSMOTOREN UND DEREN BAUTEILEN (
WERNER HOFFMAKN) 1337
12.1 ZYLINDERKOPF (
WERNER HOFFMANN,
HEIKO NEUKIRCHNER
) 1357
12.1.1 ASPEKTE DER FUNKTIONELL-KONSTRUKTIVEN GESTALTUNG 1357
12.1.2 WERKSTOFFE 1370
12.1.3 GIESSVERFAHREN UND HERSTELLUNG VON ZYLINDERKOEPFEN 1372
12.1.4 BELASTUNGEN UND BEANSPRUCHUNGEN BEI ZYLINDERKOEPFEN 1375
12.1.5 AUSLEGUNG UND GESTALTUNG DER LADUNGSWECHSELKANAELE 1381
12.2
ZYLINDER UND KURBELGEHAEUSE (
WERNER HOFFMANN, HEIKO
NEUKIRCHNER) 1401
12.2.1 GRUNDSAETZLICHE AUFGABEN, FUNKTIONEN UND ANFORDERUNGEN 1401
12.2.2 AUSFUEHRUNGSFORMEN VON ZYLINDER, KURBELGEHAEUSE UND
LAGERUNG KURBELWELLE 1405
12.2.3 EINFLUSS DER KURBELGEHAEUSEGESTALTUNG AUF STEIFIGKEIT,
BELASTBARKEIT,
DEFORMATIONEN UND MONTAGEBEDINGUNGEN 1414
12.2.4 WERKSTOFFE 1421
12.2.5 GIESSVERFAHREN, GESTALTUNGSMERKMALE UND BESONDERHEITEN
VON ZYLINDERKURBELGEHAEUSEN 1423
12.2.6 AUSGEWAEHLTE KONSTRUKTIVE DETAILS UND LOESUNGEN 1426
12.2.7 ENTWICKLUNG STARK BELASTBARER MASSEARMER KURBELGEHAEUSE 1451
12.3 ZYLINDERKOPFDICHTUNG (
WERNER HOFFMANN, HEIKO
NEUKIRCHNER, PIERRE
MIRAN,
DR.
ANDR SIMONNEAU, ALAIN SCHMITT, JEAN
MARC CHERIERE
) 1454
12.3.1 DICHTUNGSKONZEPTE 1455
12.3.2 RECHNERISCHE AUSLEGUNG EINER ABDICHTUNG MIT VERSCHRAUBUNGEN 1464
12.4 KOLBEN (
UWE MOHR, HORST SCHAEDLICH
) 1476
12.4.1 AUFGABEN UND ANFORDERUNGEN 1476
12.4.1.1 EINFUEHRUNG UND BEGRIFFE 1476
12.4.1.2 KOLBENBELASTUNG 1478
12.4.1.3 KOLBENBEANSPRUCHUNG 1487
12.4.2 HAUPTABMESSUNGEN UND GESTALTUNG 1496
12.4.3 WERKSTOFFE UND HERSTELLUNG * 1504
12.4.3.1 ALUMINIUMLEGIERUNGEN 1504
12.4.3.2 GUSSEISENLEGIERUNGEN 1506
12.4.3.3 STAEHLE 1506
16
INHALTSVERZEICHNIS
, 12.4.3.4 ALTERNATIVE KOLBENWERKSTOFFE 1506
12.4.4 KOLBENAUSSENKONTUR 1506
12.4.5 KOLBENKUEHLUNG 1509
12.4.6 KOLBENRINGE 1512
12.4.6.1 AUFGABEN UND ANFORDERUNGEN 1512
12.4.6.2 FUNKTION 1513
12.4.6.3 KLASSIFIZIERUNG UND AUSFUEHRUNGSFORMEN 1515
12.4.6.4 BEWERTUNGSKENNGROESSEN 1517
12.4.6.5 WERKSTOFFE 1524
12.4.6.6 HERSTELLUNG 1525
12.4.7 KOLBENBOLZEN 1526
12.4.7.1 FUNKTION UND ANFORDERUNGEN 1526
12.4.7.2 HAUPTABMESSUNGEN UND GESTALTUNG 1527
12.4.7.3 BERECHNUNG 1529
12.4.7.4 WERKSTOFFE UND HERSTELLUNG 1537
12.4.8 KOLBENBOLZENSICHERUNGEN 1539
12
.5 PLEUEL
(WERNER HOFFMANN)
1541
12.5.1 ASPEKTE DER FUNKTIONELL-KONSTRUKTIVEN GESTALTUNG 1541
12.5.2 AUSGEWAEHLTE WERKSTOFFE, HERSTELLUNG VON ROHTEILEN UND
FERTIGEN PLEUELN 1551
12.5.3
AUSLEGUNG VON PLEUELSTANGEN (
WERNER HOFFMANN,
BERND HAENEL) 1555
12.6 KURBELWELLE (
WERNER HOFFMANN
) 1581
12.6.1 AUFGABEN, FUNKTION UND ANFORDERUNGEN 1581
12.6.2 MOTORSPEZIFISCHE AUSFUEHRUNGSFORMEN 1582
12.6.3 KURBELWELLENDESIGN - ENTWURF UND HAUPTABMESSUNGEN 1587
12.6.4 WERKSTOFFE UND HERSTELLUNG VON KURBELWELLEN-ROHTEILEN 1589
12.6.5 BEARBEITUNG VON KURBELWELLEN-ROHTEILEN ZU FERTIGTEILEN 1592
12.6.6 RECHNERISCHER DAUERFESTIGKEITSNACHWEIS FUER KURBELWELLEN
(BERND HAENEL,
WERNER
HOFFMANN) 1596
12.6.6.1 BELASTUNGEN AN EINER KURBELKROEPFUNG 1596
12.6.6.2 ' DAUERFESTIGKEITSNACHWEIS NACH DEM NENNSPANNUNGSKONZEPT FUER
DIE
HOHLKEHLE ZWISCHEN KURBELZAPFEN UND KURBELWANGE 1605
12.6.6.3 DAUERFESTIGKEITSNACHWEIS NACH DEM OERTLICHEN SPANNUNGSKONZEPT
FUER DIE HOHLKEHLE ZWISCHEN KURBELZAPFEN UND KURBELWANGE 1614
12.6.6.4 DAUERFESTIGKEITSNACHWEIS NACH DEM NENNSPANNUNGSKONZEPT FUER
DIE OELBOHRUNG DES KURBELZAPFENS 1618
12.6.6.5 DAUERFESTIGKEITSNACHWEIS NACH DEM OERTLICHEN SPANNUNGSKONZEPT
FUER
DIE OELBOHRUNG DES KURBELZAPFENS 1623
12.6.7
BEWERTUNG DER AUSLEGUNGSKONZEPTE UND ERGAENZUNGEN ZUM
AUSLEGUNGSBEISPIEL (
WERNER HOFFMANN) 1626
12.6.8 EXPERIMENTELLE DAUERFESTIGKEITSERPROBUNG 1631
VERWENDETE FORMELZEICHEN, INDIZES UND ABKUERZUNGEN 1633
13
VIRTUELLE PRODUKTENTWICKLUNG (
ERNST BEUTNER, HEIKO
NEUKIRCHNER) 1651
13.1 VORBEMERKUNGEN 1651
13.2 DER PRODUKTENTWICKLUNGSPROZESS IM WANDEL 1651
13.2.1 VON TECHNISCHEN BERECHNUNGEN ZUR VIRTUELLEN BAUTEILENTWICKLUNG
1651
13.2.2 VOM HARDWAREORIENTIERTEN ZUM SIMULATIONSGESTUETZTEN
ENTWICKLUNGSPROZESS 1652
13.3 PRODUKTBEZOGENE DATEN 1654
13.3.1 DATENMODELLE 1654
13.3.2 GENERIERUNG DER PRODUKTMODELLE 1656
13.3.2.1 DIREKTE GEOMETRIEMODELLIERUNG 1656
13.3.2.2 REVERSE ENGINEERING 1659
INHALTSVERZEICHNIS
17
13.3.3 DATENMANAGEMENT 1660
13.3.4 DIGITAL MOCK-UP (DMU)/VIRTUAL REALITY (VR) 1662
13.4 SIMULATIONSGESTUETZTE BAUTEILENTWICKLUNG 1665
13.4.1 ALLGEMEINES 1663
13.4.2 METHODEN DER BERECHNUNG UND SIMULATION 1665
13.4.2.1 MEHRKOERPERSYSTEME (MKS) 1667
13.4.2.2 FINITE-ELEMENTE-METHODEN (FEM) 1668
13.4.2.3 STROEMUNGSSIMULATION 1670
13.4.3 FUNKTIONSORIENTIERTE SIMULATIONSGESTUETZTE BAUTEILENTWICKLUNG 1673
13.4.3.1 GRUNDMECHANIK 1673
13.4.3.2 LADUNGSWECHSEL, ARBEITSPROZESS 1680
13.4.3.3 GEMISCHBILDUNG, VERBRENNUNG, ABGASNACHBEHANDLUNG 1683
13.4.3.4 FESTIGKEIT, LEBENSDAUER 1686
13.4.3.5 AKUSTIK 1689
13.4.3.6 OEU/KUEHLMITTELKREISLAEUFE, KRAFTSTOFFSYSTEME 1691
13.4.3.7 MOTORSIMULATION 1694
13.4.4 FERTIGUNGSORIENTIERTE SIMULATIONSGESTUETZTE BAUTEILENTWICKLUNG
1695
13.4.4.1 TOLERANZMANAGEMENT 1696
13.4.4.2 GIESSSIMULATION 1697
13.4.4.3 EINBAU- UND MONTAGESIMULATION 1699
13.5 RAPID PROTOTYPING (RP) 1700
13.6 WISSENSMANAGEMENT 1701
13.7 INFRASTRUKTUR DER INFORMATIONSTECHNOLOGIE (IT) 1704
VERWENDETE ABKUERZUNGEN 1705
LITERATURVERZEICHNIS 1708
STICHWORTVERZEICHNIS 1755 |
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