Handbuch Verbrennungsmotor: Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven
Gespeichert in:
| Weitere Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Springer Vieweg
2015
|
| Ausgabe: | 7., vollst. überarb. und erw. Aufl. |
| Schriftenreihe: | ATZ/MTZ-Fachbuch
IAV - Automotive Engineering |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XLVIII, 1232 S. Ill., graph. Darst. 25 cm |
| ISBN: | 9783658046774 3658046775 9783658046781 |
Internformat
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INHALTVERZEICHNIS
1 GESCHICHTLICHER RUECKBLICK I
2 DEFINITION UND EINTEILUNG DER HUBKOLBENMOTOREN 8
2.1 DEFINITIONEN 8
2.2 MOEGLICHKEITEN DER EINTEILUNG 9
2.2.1 VERBRENNUNGSVERFAHREN 9
2.2.2 KRAFTSTOFF 9
2.2.3 ARBEITSVERFAHREN 9
2.2.4 GEMISCHBILDUNG 10
2.2.5 LADUNGSWECHSELSTEUERUNG 10
2.2.6 LADUNGSEINBRINGUNG 10
2.2.7 BAUFORM 10
2.2.8 ZUENDUNG 11
2.2.9 KUEHLUNG 12
2.2.10 LASTREGELUNG 12
2.2.11 EINSATZZWECK 13
2.2.12 DREHZAHL-UND LEISTUNGSABSTUFUNG 13
3 KENNGROESSEN 14
3.1 HUBVOLUMEN 14
3.2 VERDICHTUNGSVERHAELTNIS 15
3.3 DREHZAHL UND KOLBENGESCHWINDIGKEIT 16
3.4 DREHMOMENT UND LEISTUNG 17
3.5 KRAFTSTOFFVERBRAUCH 18
3.6 GASARBEIT UND MITTELDRUCK 19
3.7 WIRKUNGSGRAD 22
3.8 LUFTDURCHSATZ UND ZYLINDERFUELLUNG 22
3.9 LUFT-KRAFTSTOFF-VERHAELTNIS 23
4 KENNFELDER 26
4.1 VERBRAUCHSKENNFELDER 28
4.2 EMISSIONSKENNFELDER 29
4.3 ZUENDUNGS- UND EINSPRITZKENNFELDER 32
4.4 ABGASTEMPERATURKENNFELDER 33
5 THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN 34
5.1 KREISPROZESSE 34
5.2 VERGLEICHSPROZESSE 35
5.2.1 EINFACHE MODELLPROZESSE 35
5.2.1.1 DER GLEICHRAUMPROZESS 36
5.2.1.2 GLEICHDRUCKPROZESS 36
5.2.1.3 SEILIGER-PROZESS 37
5.2.1.4 VERGLEICHENDE BETRACHTUNG DER KREISPROZESSE 37
5.2.2 EXERGIEVERLUSTE 37
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XXVIN
5.3 OFFENE VERGLEICHSPROZESSE 39
5.3.1 ARBEITSPROZESS DES VOLLKOMMENEN MOTORS 39
5.3.1.1 GRUNDLAGEN DER BERECHNUNG 39
5.3.1.2 ARBEIT DES VOLLKOMMENEN MOTORS 41
5.3.1.3 WIRKUNGSGRAD DES VOLLKOMMENEN MOTORS 41
5.3.1.4 EXERGIEVERLUST BEIM VOLLKOMMENEN PROZESS 41
5.3.2 ANNAEHERUNG AN DEN REALEN ARBEITSPROZESS 42
5.3.2.1 NULLDIMENSIONALE MODELLE 42
5.3.2.2 MEHRDIMENSIONALE MODELLE 44
5.4 WIRKUNGSGRADE 45
5.5 ENERGIEBILANZ AM MOTOR 46
5.5.1 BILANZGLEICHUNG 46
6 TRIEBWERK 48
6.1 KURBELTRIEB 48
6.1.1 AUFBAU UND FUNKTION 48
6.1.2 KRAEFTE AM KURBELTRIEB 51
6.1.3 TANGENTIALKRAFTVERLAUF UND MITTLERE TANGENTIALKRAFT 56
6.1.4 MASSENKRAEFTE 58
6.1.4.1 MASSENKRAEFTE AM EINZYLINDER-TRIEBWERK 59
6.1.4.2 MASSENKRAEFTE AM ZWEIZYLINDER-V-TRIEBWERK 59
6.1.4.3 MASSENKRAEFTE UND MASSENMOMENTE BEI MEHRZYLINDER-TRIEBWERKEN 61
6.1.4.4 BEISPIEL (FUENFZYLINDER-REIHENMOTOR) 62
6.1.5 MASSENAUSGLEICH 64
6.1.5.1 AUSGLEICH AM EINZYLINDER-TRIEBWERK 64
6.1.5.2 AUSGLEICH AM MEHRZYLINDER-TRIEBWERK 65
6.1.6 INNERE MOMENTE 68
6.1.7 KROEPFUNGS- UND ZUENDFOLGEN 68
6.2 DREHSCHWINGUNGEN 69
6.2.1 GRUNDLAGEN 69
6.2.2 REDUKTION DER MASCHINENANLAGE 71
6.2.3 EIGENFREQUENZEN UND EIGENSCHWINGUNGSFORMEN 71
6.2.4 ERREGERKRAEFTE, -AIBEIT UND -AMPLITUDEN 71
6.2.5 MASSNAHMEN ZUR VERRINGERUNG DER KURBELWELLENAUSSCHLAEGE 73
6.2.6 ZWEIMASSENSCHWUNGRAEDER 74
6.3 VARIABILITAET VON VERDICHTUNG UND HUBVOLUMEN 76
6.3.1 VARIABLES HUBVOLUMEN 76
6.3.2 VARIABLE VERDICHTUNG 76
7 MOTORKOMPONENTEN 81
7.1 KOLBEN/KOLBENBOLZEN/KOLBENBOLZENSICHERUNG 81
7.1.1 KOLBEN 81
7.1.1.1 ANFORDERUNGEN UND FUNKTION 81
7.1.1.2 KONSTRUKTIVE GESTALTUNG 81
7.1.1.3 DESACHSIERUNG DER NABENBOHRUNG 83
7.1.1.4 EINBAU- UND LAUFSPIELE 84
7.1.1.5 KOLBENMASSEN 84
7.1.1.6 BETRIEBSTEMPERATUREN 85
7.1.1.7 KOLBENKUEHLUNG 85
7.1.1.8 KOLBENBAUARTEN 86
7.1.1.9 KOLBENHERSTELLUNG 90
7.1.1.10 LAUFFLAECHENSCHUTZ/OBERFLAECHENSCHUTZ 91
7.1.1.11 KOLBENWERKSTOFFE 92
XXIX
7.1.2 KOLBENBOLZEN 93
7.1.2.1 FUNKTION 93
7.1.2.2 BAUARTEN 94
7.1.2.3 ANFORDERUNG UND DIMENSIONIERUNG 94
7.1.2.4 WERKSTOFFE : 95
7.1.3 KOLBENBOLZENSICHERUNGEN 96
7.2 PLEUEL 96
7.2.1 AUFBAU DES PLEUELS 96
7.2.2 BELASTUNG 97
7.2.3 PLEUELVERSCHRAUBUNG 98
7.2.4 GESTALTUNG 99
7.2.4.1 PLEUELSTANGENVERHAELTNIS 99
7.2.5 PLEUELFERTIGUNG 100
7.2.5.1 ROHTEILEHERSTELLUNG 100
7.2.5.2 BEARBEITUNG 100
7.2.6 PLEUEL-WERKSTOFFE 102
7.3 KOLBENRINGE 103
7.3.1 AUSFUEHRUNGSFORMEN 104
7.3.1.1 VERDICHTUNGSRINGE 104
7.3.1.2 OELABSTREIFRINGE 105
7.3.2 RINGBESTUECKUNGEN 106
7.3.3 KENNGROESSEN 107
7.3.4 KOLBENRINGHERSTEJLUNG 109
7.3.4.1 FORMGEBUNG 109
7.3.4.2 VERSCHLEISSSCHUTZSCHICHTEN 109
7.3.4.3 OBERFLAECHENBEHANDLUNGEN 110
7.3.4.4 WERKSTOFFE FUER KOLBENRINGE 111
7.3.5 BEANSPRUCHUNG, SCHAEDEN, VERSCHLEISS, REIBUNG 111
7.4 KURBELGEHAEUSE 112
7.4.1 AUFGABEN UND FUNKTIONEN 112
7.4.2 GESTALTUNG VON ZYLINDERKURBELGEHAEUSEN 114
7.4.2.1 KURBELGEHAEUSEBAUART 114
7.4.3 OPTIMIERUNG DER AKUSTIK 119
7.4.4 MINIMIERUNG DER KURBELGEHAEUSEMASSE 120
7.4.5 GIESSVERFAHREN FUER KURBELGEHAEUSE 122
7.4.5.1 DRUCKGUSS 122
7.4.5.2 KOKILLENGUSS 122
7.4.5.3 LOST-FOAM-VERFAHREN 122
7.4.5.4 SANDGUSS 123
7.4.5.5 SQUEEZE-CASTING 123
7.5 ZYLINDER .'.! 123
7.5.1 GESTALTUNG VON ZYLINDERN 124
7.5.1.1 MONOMETALL-BAUART 124
7.5.1.2 EINSATZTECHNIK 125
7.5.1.3 VERBUNDTECHNIK 126
7.5.2 BEARBEITUNG VON ZYLINDERLAUFFLAECHEN 127
7.5.2.1 BEARBEITUNGSVERFAHREN 128
7.5.3 ZYLINDERKUEHLUNG 129
7.5.3.1 FLUESSIGKEITSKUEHLUNG 129
7.5.3.2 LUFTKUEHLUNG 129
7.6 OELWANNE 130
7.6.1 OELWANNENBAUART 130
7.7 KURBELGEHAEUSEENTLUEFTUNG 131
7.7.1 GESETZLICHE RANDBEDINGUNGEN 131
7.7.2 TECHNISCHE ANFORDERUNGEN 132
7.7.3 SYSTEMAUFBAU AKTUELLER KURBELGEHAEUSEENTLUEFTUNGSSYSTEME 135
XXX
7.7.4 OELABSCHEIDUNG 135
7.7.4.1 GROBOELABSCHEIDUNG 137
7.7.4.2 OELNEBELABSCHEIDUNG 137
7.7.5 KURBELGEHAEUSEDRUCKREGELUNG 141
7.7.5.1 DRUCKREGELVENTILE 141
7.7.5.2 IMPAKTOR-DRUCKREGELVENTILE 142
7.7.6 MODULE UND VENTILHAUBENINTEGRATION 144
7.8 ZYLINDERKOPF 145
7.8.1 GRUNDAUSLEGUNG DES ZYLINDERKOPFES 145
7.8.1.1 AUSLEGUNG DER GRUNDGEOMETRIE 146
7.8.1.2 FESTLEGUNG DER FERTIGUNGSVERFAHREN 147
7.8.1.3 AUSLEGUNG DER GASWECHSELORGANE 147
7.8.1.4 VARIABLE VENTILSTEUERUNGEN 147
7.8.2 DIE KONSTRUKTION DES ZYLINDERKOPFES 147
7.8.2.1 AUSLEGUNG DER GROBABMESSUNGEN 147
7.8.2.2 BRENNRAUM- UND KANALAUSLEGUNG 148
7.8.2.3 VENTILTRIEBSAUSLEGUNG 151
7.8.2.4 KUEHLKONZEPTE 151
7.8.2.5 OELHAUSHALT 152
7.8.2.6 KONSTRUKTIVE DETAILAUSLEGUNGEN 152
7.8.2.7 KONSTRUKTION IN BAUSTUFEN 153
7.8.2.8 CAD-EINSATZ IN DER KONSTRUKTION 153
7.8.2.9 RECHNERGESTUETTIE AUSLEGUNG 154
7.8.3 GIESSVERFAHREN 156
7.8.3.1 SANDGUSS 157
7.8.3.2 KOKILJENGUSS 158
7.8.3.3 LOST-FOAM-VERFAHREN (VOHFOMN-VERFAHREN) 159
7.8.3.4 DRUCKGUSS VERFAHREN 160
7.8.4 MODELL- UND FORMENBAU 161
7.8.5 MECHANISCHE BEARBEITUNG UND QUALITAETSSICHERUNG 162
7.8.5.1 GROSSSERIENFERTIGUNG 162
7.8.5.2 PROTOTYPENFERTIGUNG 162
7.8.5.3 QUALITAETSSICHERUNG DER ZYLINDERKOEPFE 162
7.8.6 AUSGEFUEHRTE BAUFORMEN VON ZYLINDERKOEPFEN 163
7.8.6.1 ZYLINDERKOEPFE AN OTTOMOTOREN 163
7.8.6.2 ZYLINDERKOEPFE AN DIESELMOTOREN 165
7.8.6.3 SONDERBAUFORMEN VON ZYLINDERKOEPFEN 167
7.8.7 PERSPEKTIVEN IN DER ZYLINDERKOPFTECHNOLOGIE 169
7.9 KURBELWELLEN 171
7.9.1 FUNKTION IM FAHRZEUG 171
7.9.1.1 KURBELWELLEN IM HUBKOLBENMOTOR 171
7.9.1.2 ANFORDERUNGEN 171
7.9.2 HERSTELLUNG UND EIGENSCHAFTEN 172
7.9.2.1 VERFAHREN UND WERKSTOFFE 172
7.9.2.2 WERKSTOFFLICHE EIGENSCHAFTEN VON KURBELWELLEN 173
7.9.3 LEICHTBAU UND VERFAHREN ZUR STEIGERUNG DER FESTIGKEIT 174
7.9.3.1 HOHLGEGOSSENE KURBELWELLEN 174
7.9.3.2 ADI AUSTEMPERED DUCTIL IRON (AUSFERRITISCHES GUSSEISEN) 174
7.9.3.3 ERHOEHUNG DER BAUTEILFESTIGKEIT DURCH NACHBEHANDLUNG 174
7.9.3.4 KOMBINATION WERKSTOFFENTWICKLUNG/OPTIMIERTES FESTWALZEN 175
7.9.4 BERECHNUNG VON KURBELWELLEN 176
7.10 VENTILTRIEBSKOMPONENTEN 177
7.10.1 STANDARD-VENTILTRIEB 177
7.10.1.1 VENTILTRIEBE MIT DIREKTEM ANTRIEB 178
7.10.1.2 VENTILTRIEBE MIT INDIREKTEM ANTRIEB 179
7.10.1.3 HYDRAULISCHER VENTILSPIELAUSGLEICH 181
7.10.1.4 MECHANISCHE VENTILSPIELEINSTELLUNG 182
7.10.1.5 VARIABLE VENTILTRIEBE 182
XXXI
7.10.2 RIEMENSPANNSYSTEME, SPANN-UND UMLENKROLLEN 189
7.10.2.1 EINFUEHRUNG 189
7.10.2.2 AUTOMATISCHE RIEMENSPANNSYSTEME FUER ZAHNRIEMENTRIEBE 190
7.10.2.3 SPANN-UND UMLENKROLLEN FUER ZAHNRIEMENTRIEBE 190
7.10.2.4 ZAHNRIEMENTRIEBE IN OELIGER UMGEBUNG 191
7.10.2.5 AUSBLICK 191
7.10.3 KETTENSPANN-UND FUEHRUNGSSYSTEME 191
7.10.3.1 EINFUEHRUNG 191
7.10.3.2 KETTE 192
7.10.3.3 KETTENSPANNELEMENT 192
7.10.3.4 SPANN-UND FUEHRUNGSSCHIENEN 193
7.10.3.5 KETTENRAEDER 194
7.11 VENTILE 194
7.11.1 FUNKTION UND BEGRIFFSERKLAERUNGEN 194
7.11.2 FERTIGUNGSMETHODEN UND VENTILARTEN 195
7.11.2.1 MONOMETALLVENTILE 195
7.11.2.2 BIMETALLVENTILE 195
7.11.2.3 HOHL
VENTILE 196
7.U.3 AUSFUEHRUNGSFORMEN 197
7.11.3.1 VENTILKOPF 197
7.11.3.2 VENTILSITZ 197
7.11.3.3 VENTILSCHAFT 197
7.11.3.4 VENTILFUEHRUNG 198
7.11.4 VENTILWERKSTOFFE 198
7.11.4.1 WAERMEBEHANDLUNG 198
7.11.4.2 OBERFLAECHENVEREDELUNG 199
7.11.5 SONDER-VENTILAUSFIIHRUNGEN 199
7.11.5.1 VENTILE MIT WERKSTOFFLICH BEDINGT GERINGER MASSE 199
7.11.5.2 ABGASSTEUERVENTILE 199
7.11.6 VENTILKEGELSTUECKE 199
7.11.6.1 AUFGABE UND FUNKTION 199
7.11.6.2 FERTIGUNGSMETHODEN 200
7.11.7 VENTILDREHVORRICHTUNG 200
7.11.7.1 AUFGABE 200
7.11.7.2 BAUARTEN UND FUNKTION 201
7.12 VENTILFEDERN 202
7.13 VENTILSITZRINGE 205
7.13.1 EINLEITUNG 205
7.13.2 ANFORDERUNGEN AN VENTILSITZRINGE 205
7.13.2.1 VENTILSITZBEANSPRUCHUNGEN 205
7.13.2.2 WERKSTOFFE UND EIGENSCHAFTEN 206
7.13.2.3 GEOMETRIE UND TOLERANZEN 210
7.13.2.4 ZYLINDERKOPFGEOMETRIE UND-MONTAGE 212
7.14 VENTILFUEHRUNGEN 213
7.14.1 ANFORDERUNGEN AN VENTILFUEHRUNGEN 213
7.14.1.1 VENTILFUEHRUNGSBEANSPRUCHUNGEN 213
7.14.2 WERKSTOFFE UND EIGENSCHAFTEN 215
7.14.2.1 WERKSTOFFE 215
7.14.2.2 WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN 216
7.14.3 GEOMETRIE VENTILFUEHRUNG 218
7.14.4 ZYLINDERKOPFMONTAGE 220
7.15 OELPUMPE 220
7.15.1 UEBERSICHT UEBER OELPUMPENSYSTEME 221
7.15.1.1 INNENZAHNRADPUMPE 221
7.15.1.2 AUSSENZAHNRADPUMPE 224
7.15.1.3 FLUEGELZELLENPUMPE 225
7.15.1.4 VOR- UND NACHTEILE DER EINZELNEN PUMPENSYSTEME 226
XXXII
7.15.2 REGELPRINZIPIEN 227
7.15.2.1 DIREKTE REGELUNG 227
7.15.2.2 INDIREKTE REGELUNG 228
7.15.2.3 ROHOEL-UND REINOELSEITIGE VERSTELLUNG 229
7.15.2.4 ZWEI-ODER MEHRSTUFENREGELUNG 229
7.15.2.5 REGISTERREGELPUMPE 229
7.15.3 VOLUMENSTROM-REGELPUMPEN 230
7.15.3.1 INNENZAHNRAD-REGELPUMPE (VOLUMENSTROMVARIABLE ZAHNRINGPUMPE)
231
7.15.3.2 AUSSENZAHNRAD-VOLUMENSTROM-REGELPUMPE 232
7.15.3.3 FLUEGELZELLENPUMPE 232
7.15.4 LEISTUNGSEINSPARUNG IM NEFZ-ZYKLUS 233
7.15.5 KONSTRUKTIONSGRUNDLAGEN 235
7.15.5.1 KURBELWELLENPUMPE 236
7.15.5.2 SUMPFPUMPE 237
7.15.5.3 OELPUMPENKENNWERTE AUS DER PRAXIS 238
7.15.5.4 VERGLEICH ZWISCHEN KURBELWELLEN UND SUMPFPUMPEN 238
7.15.6 KAVITATION UND GERAEUSCHEMISSION 241
7.15.7 BERECHNUNG 244
7.15.7.1 NUMERISCHE STROEMUNGSSIMULATION CFD 244
7.15.7.2 EINDIMENSIONALE SIMULATION VON STROEMUNGSNETZWERKEN 246
7.16 NOCKENWELLE 246
7.16.1 AUFGABEN DER NOCKENWELLE 246
7.16.2 VENTILTRIEBKONFIGURATIONEN 247
7.16.3 AUFBAU EINER NOCKENWELLE 248
7.16.4 TECHNOLOGIEN UND WERKSTOFFE 249
7.16.4.1 GUSSNOCKENWELLE 250
7.16.4.2 GEBAUTE NOCKENWELLE 250
7.16.4.3 STAHLNOCKENWELLE 251
7.16.4.4 SONDERFORMEN VON NOCKENWELLEN 251
7.16.4.5 WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN UND EMPFOHLENE PAARUNGEN 254
7.16.5 MASSEREDUKTION 255
7.16.6 EINFLUSSFAKTOREN FUER NOCKENWELLENBELASTUNG 255
7.16.7 AUSLEGUNG VON NOCKENPROFILEN 256
7.16.8 KINEMATIKRECHNUNG 257
7.16.9 DYNAMIKRECHNUNG 258
7.16.10 NOCKENWELLENVERSTELLSYSTEME 258
7.17 KETTENTRIEB 262
7.17.1 KETTENBAUFORMEN 262
7.17.2 KETTENKENNWERTE 264
7.17.3 KETTENRAEDER 264
7.17.4 KETTENFUEHRUNGSELEMENTE 265
7.17.5 REIBUNGSREDUZIERUNGSKONZEPTE VON STEUERKETTENTRIEBEN 265
7.18 RIEMENTRIEBE 267
7.18.1 ZAHNRIEMENTRIEBE ZUM ANTRIEB VON NOCKENWELLEN 267
7.18.1.1 ANTRIEBSELEMENT ZAHNRIEMEN 267
7.18.1.2 ANTRIEBSSYSTEM ZAHNRIEMEN 269
7.18.1.3 ZAHNRIEMENTRIEBDYNAMIK 271
7.18.1.4 OVALRADTECHNOLOGIE 272
7.18.1.5 ANWENDUNGSBEISPIELE 273
7.18.2 KEILRIPPENRIEMENTRIEBE ZUM ANTRIEB VON NEBENAGGREGATEN 273
7.18.2.1 ANTRIEBSELEMENT MICRO-V-RIEMEN 274
7.18.2.2 ANTRIEBSSYSTEM NEBENAGGREGATETRIEB 275
7.18.2.3 ANWENDUNGSBEISPIELE 276
7.18.2.4 RIEMENGETRIEBENER STARTER-GENERATOR (RSG/START-STOPP-SYSTEM)
276
7.19 LAGER IN VERBRENNUNGSMOTOREN 277
7.19.1 GRUNDLAGEN 277
7.19.1.1 RADIALLAGER 277
7.19.1.2 AXIALLAGER 279
XXXIII
7.19.2 BERECHNUNG UND DIMENSIONIERUNG VON MOTORLAGERN 279
7.19.2.1 BELASTUNG 279
7.19.2.2 ZAPFENVERLAGERUNGSBAHN 280
7.19.2.3 NUMERISCHE LOESUNGEN ZUR LAGERBERECHNUNG 281
7.19.2.4 HAUPTDIMENSIONEN: DURCHMESSER, BREITE 281
7.19.2.5 OELFUEHRUNGSGEOMETRIE 281
7.19.2.6 FEINDIMENSIONEN 283
7.19.3 LAGERWERKSTOFFE 285
7.19.3.1 LAGERMETALLE 285
7.19.3.2 LAUFSCHICHTEN 288
7.19.4 LAGERBAUARTEN - AUFBAU, BELASTBARKEIT, ANWENDUNG 289
7.19.4.1 MASSIVLAGER 290
7.19.4.2 ZWEISTOFFLAGER 290
7.19.4.3 DREISTOFFLAGER 291
7.19.4.4 MIBA-RILLENLAGER 292
7.19.4.5 SPUTTERLAGER 292
7.19.5 LAGERVERSAGEN 292
7.19.5.1 HERGANG EINES SCHADENS 292
7.19.5.2 ARTEN VON LAGERSCHAEDEN 294
7.19.6 AUSBLICK 295
7.20 ANSAUGSYSTEME 295
7.20.1 KOMPONENTEN DES ANSAUGSYSTEMS 296
7.20.2 AKUSTIK 301
7.21 DICHTSYSTEME 305
7.21.1 ZYLINDERKOPFDICHTUNGSSYSTEME 305
7.21.1.1 FERROLASTIC-WEICHSTOFF-ZYLINDERKOPFDICHTUNGEN 305
7.21.1.2 METALL-ELASTOMER-ZYLINDERKOPFDICHTUNGEN 306
7.21.1.3 METALLLAGEN-ZYLINDERKOPFDICHTUNGEN METALOFLEX 306
7.21.1.4 AUSBLICK 310
7.21.2 SPEZIALDICHTUNGEN 311
7.21.2.1 FUNKTIONSBESCHREIBUNG DER FLACHDICHTUNG 311
7.21.2.2 WEICHSTOFFDICHTUNGEN 311
7.21.2.3 METALL-WEICHSTOFF-DICHTUNGEN 311
7.21.2.4 SPEZIALDICHTUNGEN AUS METALOSEAL 313
7.21.2.5 AUSBLICK 315
7.21.3 ELASTOMER-DICHTSYSTEME 315
7.21.3.1 ELASTOMERDICHTUNGEN 316
7.21.3.2 METALL-ELASTOMER-DICHTUNGEN 317
7.21.3.3 MODULE 318
7.21.4 ENTWICKLUNGSMETHODEN 318
7.21.4.1 FINITE-ELEMENTE-ANALYSE 319
7.21.4.2 SIMULATION IM LABOR - FUNKTIONS- UND LEBENSDAUERPRUEFUNG 321
7.22 VERSCHRAUBUNGEN AM MOTOR 323
7.22.1 HOCHFESTE SCHRAUBENVERBINDUNGEN 323
7.22.2 QUALITAETSANFORDERUNGEN 323
7.22.3 SCHRAUBVERBINDUNGEN 324
7.22.3.1 ZYLINDERKOPFSCHRAUBE 325
7.22.3.2 HAUPTLAGERDECKELSCHRAUBE 325
7.22.3.3 PLEUELSCHRAUBE 326
7.22.3.4 RIEMENSCHEIBENSCHRAUBE 328
7.22.3.5 SCHWUNGRADSCHRAUBE 329
7.22.3.6 NOCKENWELLEN-LAGERDECKELSCHRAUBE 330
7.22.3.7 OELWANNENBEFESTIGUNGSSCHRAUBE 330
7.22.4 VERSCHRAUBEN IN LEICHTMETALLE 330
7.22.5 ' SCHRAUBENANZIEHVERFAHREN 331
7.22.5.1 DREHMOMENTGESTEUERTES ANZIEHEN 331
7.22.5.2 DREHWINKELGESTEUERTES ANZIEHEN 332
7.22.5.3 STRECKGRENZGESTEUERTES ANZIEHVERFAHREN 333
XXXIV
7.23 ABGASKRUEMMER 333
7.23.1 ABLAUF EINER KRUEMMERENTWICKLUNG 335
7.23.2 KRUEMMER ALS EINZELKOMPONENTE 335
7.23.2.1 GUSSKRUEMMER 335
7.23.2.2 ROHRKRUEMMER 336
7.23.2.3 EINFACHWANDIGE HAIBSCHALENKRUEMMER 336
7.23.2.4 LUFTSPALTISOLIERTE KRUEMMER (LSI-KRUEMMER) 336
7.23.3 KRUEMMER ALS TEILMODUL 337
7.23.3.1 KRUEMMER UND KATALYSATOR INTEGRIERT 337
7.23.3.2 KRUEMMER UND TURBOLADER INTEGRIERT 337
7.23.4 KRUEMMER-KOMPONENTEN 338
7.24 KUEHLMITTELPUMPEN FUER VERBRENNUNGSMOTOREN 338
7.24.1 ANFORDERUNGEN, BAUARTEN UND KONSTRUKTIVER AUFBAU 338
7.24.2 FLUEGELRAD UND SPIRALKANAL 340
7.24.3 KUEHLMITTELSEITIGE ABDICHTUNG 342
7.24.4 KENNFELD UND AEHNLICHKEITSBEZIEHUNGEN DER KUEHLMITTELPUMPE 342
7.24.5 KAVITATION 345
7.24.6 STROEMUNGSSIMULATION, STROEMUNGSANALYSE, FESTIGKEITSNACHWEIS UND
OPTIMIERUNG 346
7.24.7 SCHALTBARE, REGELBARE UND ELEKTRISCHE KUEHLMITTELPUMPEN 348
7.25 STEUERORGANE DES ZWEITAKTMOTORS 352
8 MOTOREN 355
8.1 MOTORKONZEPTE 355
8.1.1 MOTORBAUARTEN 356
8.1.2 UNTERSCHEIDUNGSMERKMALE VON MOTORKONZEPTEN BEZUEGLICH DES
GRUNDMOTORS 359
8.1.3 WEITERE KONZEPTKRITERIEN 361
8.1.4 KONZEPTE DER ANORDNUNG DES AGGREGATES IM FAHRZEUG 361
8.2 AKTUELLE MOTOREN 362
8.3 MOTORRADMOTOREN/SONDERMOTOREN 378
8.3.1 MOTORRAEDER FUER DIE STRASSE (ON ROAD) 378
8.3.1.1 EINZYLINDERMOTOREN 379
8.3.1.2 ZWEIZYLINDERMOTOREN 379
8.3.1.3 MEHRZYLINDERMOTOREN 385
8.3.1.4 LEISTUNGSENTWICKLUNG 387
8.3.1.5 HUB-BOHRUNGS-VERHAELTNIS 389
8.3.1.6 VENTILTRIEB 390
8.3.1.7 GETRIEBE 391
8.3.2 MOTORRAEDER FUER DAS GELAENDE (OFF ROAD) 393
8.3.2.1 MOTOCROSS 393
8.3.2.2. ENDURO UND RALLYE 399
8.3.2.3 TRIAL 400
8.3.3 GESETZGEBUNG 401
8.3.3.1 ABGASEMISSIONEN 401
8.3.3.2 GERAEUSCHEMISSIONEN 409
8.3.4 RENNMOTOREN 411
8.3.4.1 125 UND 250 2T FUER GP 411
8.3.4.2 GP1 413
8.3.5 SONDERANWENDUNGEN 418
8.3.5.1 SCHNEEMOBIL 418
8.3.5.2 WASSERMOTORRAEDER ODER PWC (PERSONAL WATER CRAFT) 418
8.4 KREISKOLBENMOTOR/WANKELMOTOR 424
8.4.1 HISTORIE 424
8.4.2 GENERELLE FUNKTIONSWEISE EINES KREISKOLBENMOTORS 425
8.4.3 DAS VIERTAKTPRINZIP 426
8.4.4 DER KREISKOLBENMOTOR DES PKWS RENESIS 427
8.4.4.1 DER SEITENAUSLASS 428
8.4.4.2 VARIABLE ANSAUGSTEUERUNG UND ELEKTRONISCHE DROSSELKLAPPE 428
8.4.5 DER WASSERSTOFF-KREISKOLBENMOTOR 430
XXXV
8.5 KLEINVOLUMIGE MOTOREN FUER HANDGEFUEHRTE ARBEITSGERAETE 431
8.5.1 ABGASGESETZGEBUNG 431
8.5.2 MASSNAHMEN ZUR REDUZIERUNG DER ABGASEMISSIONEN 432
8.5.2.1 VIERTAKTMOTOR IM VERGLEICH ZUM ZWEITAKTMOTOR 432
8.5.2.2 KATALYSATOREN 433
8.5.2.3 RESONANZAUFLADUNG 433
8.5.2.4 LADUNGSSCHICHTUNG 434
8.5.3 GEMISCHBILDUNG UND MOTORMANAGEMENT 436
9 TRIBOLOGIE 439
9.1 REIBUNG 439
9.1.1 KENNGROESSEN 439
9.1.2 REIBUNGSZUSTAENDE 439
9.1.3 VERFAHREN ZUR REIBUNGSMESSUNG 440
9.1.4 EINFLUSS DES BETRIEBSZUSTANDES UND DER RANDBEDINGUNGEN 442
9.1.4.1 EINLAUFZUSTAND DES VERBRENNUNGSMOTORS 442
9.1.4.2 OELVISKOSITAET.'. 442
9.1.4.3 TEMPERATUREINFLUSS 442
9.1.4.4 MOTOIBETRIEBSPUNKT 443
9.1.5 EINFLUSS DER REIBUNG AUF DEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH 443
9.1.6 REIBUNGSVERHALTEN AUSGEFUEHRTER VERBRENNUNGSMOTOREN 444
9.1.6.1 REIBUNGSAUFTEILUNG 444
9.1.6.2 TRIEBWERK 446
9.1.6.2.1 KURBELWELLE 446
9.1.6.2.2 PLEUELLAGER UND KOLBENGRUPPE 447
9.1.6.2.3 MASSENAUSGLEICH 447
9.1.6.3 VENTILSTEUERUNG (VENTIL- UND STEUERTRIEB) 448
9.1.6.4 NEBENAGGREGATE 449
9.1.6.4.1 OELPUMPE 449
9.1.6.4.2 KUEHLMITTELPUMPE 451
9.1.6.4.3 GENERATOR 451
9.1.6.4.4 EINSPRITZPUMPE 452
9.1.6.4.5 KLIMAKOMPRESSOR 452
9.1.6.4.6 KUEHLERVENTILATOR 453
9.1.6.4.7 SERVOLENKUNGSPUMPE 453
9.1.6.4.8 VAKUUMPUMPE 454
9.1.7 VERFAHREN ZUR REIBUNGSBERECHNUNG AM BEISPIEL DER KOLBENGRUPPE 454
9.2 SCHMIERUNG 455
9.2.1 TRIBOLOGISCHE GRUNDLAGEN 455
9.2.1.1 REIBUNG 456
9.2.1.2 VERSCHLEISS 457
9.2.2 SCHMIERSYSTEM 458
9.2.2.1 SCHMIERUNG 458
9.2.2.2 BAUTEILE UND FUNKTION 458
10 LADUNGSWECHSEL 465
10.1 GAS
WECHSELEINRICHTUNGEN BEIM VIERTAKTMOTOR 465
10.1.1 BAUFORMEN DES VENTILTRIEBS 466
10.1.2 BAUELEMENTE DES VENTILTRIEBS 468
10.1.3 KINEMATIK UND DYNAMIK DES VENTILTRIEBS 473
10.1.4 AUSLEGUNG DER GASWECHSELEINRICHTUNGEN BEI VIERTAKTMOTOREN 475
10.2 LADUNGSWECHSELRECHNUNG 488
10.3 GASWECHSEL BEI ZWEITAKTMOTOREN 491
10.3.1 SPUELVERFAHREN 491
10.3.2 GASWECHSELORGANE 493
10.3.3 SPUELLUFTVERSORGUNG 494
XXXVI
10.4 VARIABLE VENTILSTEUERUNGEN 497
10.4.1 NOCKENWELLENVERSTELLER 499
10.4.1.1 UEBERBLICK ZU FUNKTIONSPRINZIPIEN VON NOCKENWELLENVERSTELLERN
499
10.4.1.2 MOTORISCHE AUSWIRKUNGEN DURCH NOCKENWELLENVERSTELLER 501
10.4.1.3 NOCKENWELLENVERSTELLER AN SERIENMOTOREN 503
10.4.1.4 PERSPEKTIVEN VON NOCKENWELLENVERSTELLERN 505
10.4.2 SYSTEME MIT STUFENWEISER VENTILHUB-ODER-OEFFNUNGSDAUERVARIATION
507
10.4.3 VOLLVARIABLE VENTILSTEUERUNGEN 510
10.4.3.1 RUECKBLICK AUF DIE ENTWICKLUNG VOLLVARIABLER
MECHANISCHER VENTILSTEUERUNGEN 510
10.4.3.2 MECHANISCHE SYSTEME IN SERIE 512
10.4.3.3 MECHANISCHE SYSTEME IN ENTWICKLUNG 517
10.4.3.4 HYDRAULISCH BETAETIGTE SYSTEME 521
10.4.3.5 ELEKTROMECHANISCHE SYSTEME 522
10.4.4 PERSPEKTIVEN DES VARIABLEN VENTILTRIEBS 525
10.5 IMPULSAUFLADUNG MIT STEUERBAREN ANSAUGLUFT-VENTILEN 527
10.5.1 EINLEITUNG 527
10.5.2 ANFORDERUNGEN AN DIE KOMPONENTEN FUER DEN SERIENEINSATZ 529
10.5.3 ELEKTRISCHE SYSTEMINTEGRATION 531
10.5.4 MECHANISCHE SYSTEMINTEGRATION 531
10.5.5 INTEGRIERTES IMPULSLADER-SAUGMODUL 531
10.5.6 AUSBLICK 531
11 AUFLADUNG VON VERBRENNUNGSMOTOREN 533
11.1 MECHANISCHE AUFLADUNG 533
11.2 ABGASTURBOAUFLADUNG 534
11.3 LADELUFTKUEHLUNG 535
11.4 ZUSAMMENWIRKEN VON MOTOR UND VERDICHTER 537
11.4.1 VIERTAKTMOTOR IM VERDICHTERKENNFELD 537
11.4.2 MECHANISCHE AUFLADUNG 538
11.4.3 ABGASTURBOAUFLADUNG 538
11.5 DYNAMISCHES VERHALTEN 544
11.6 ZUSATZMASSNAHMEN BEI AUFGELADENENVERBRENNUNGSMOTOREN 547
11.6.1 OTTOMOTOREN 547
11.6.2 DIESELMOTOREN 548
11.7 LEISTUNGSEXPLOSION DURCH REGISTER- UND ZWEISTUFIGE AUFLADUNG BEI
PERSONENKRAFTWAGEN
(HOCHAUFLADUNG) 548
11.7.1 HISTORIE UND EVOLUTION DER ZWEISTUFIGEN AUFLADEVERFAHREN
(STUFENAUFLADUNG) 548
11.7.2 THERMODYNAMIK DER ZWEISTUFIGEN AUFLADUNG 550
11.7.3 REGISTERAUFLADUNG UND ZWEISTUFIGE AUFLADEKONZEPTE/-SYSTEME 551
11.7.3.1 REGISTERAUFLADUNG 551
11.7.3.2 ZWEISTUFIGE AUFLADUNG 552
11.7.4 EINSATZGEBIETE 553
11.8 ERMITTLUNG VON TURBOLADERKENNFELDERN AN TURBOLADERPRUEFSTAENDEN 554
11.8.1 PRINZIPIELLER AUFBAU EINES TURBOLADERPRUEFSTANDS 554
11.8.2 VERDICHTER-UND TURBINENKENNFELDER 555
11.8.3 BESONDERHEITEN BEI DER VERWENDUNG VON TURBOLADERKENNFELDERN
IN DER MOTORPROZESSSIMULATION 557
12 GEMISCHBILDUNGSVERFAHREN UND
-SYSTEME
560
12.1 INNERE GEMISCHBILDUNG 560
12.2 AEUSSERE GEMISCHBILDUNG 560
12.3 GEMISCHBILDUNG BEI OTTOMOTOREN (VERGASER/BENZINEINSPRITZUNG) 560
12.3.1 ARBEITSWEISE DES VERGASERS 560
12.3.2 BAUARTEN 561
12.3.2.1 ANZAHL DER ANSAUGLUFTKANAELE 561
*XXXVN
12.3.2.2 LAGE DER ANSAUGLUFTKANAELE 563
12.3.2.3 BAUARTEN FUER SONDERANWENDUNGEN 563
12.3.3 WICHTIGE SYSTEME AN VERGASERN 563
12.3.4 ELEKTRONISCH GEREGELTER VERGASER 565
12.3.5 GLEICHDRUCKVERGASER 566
12.3.6 BETRIEBSVERHALTEN 567
12.3.7 LAMBDA-REGELUNG 568
12.3.8 GEMISCHBILDUNG MITTELS BENZINEINSPRITZUNG 568
12.3.8.1 SAUGROHREINSPRITZSYSTEME 568
12.3.8.2 SYSTEME FUER DIREKTEINSPRITZUNG 570
12.4 GEMISCHBILDUNG BEI DIESELMOTOREN 578
12.4.1 EINSPRITZSYSTEME - UEBERBLICK 580
12.4.2 SYSTEME MIT EINSPRITZSYNCHRONER DRUCKERZEUGUNG 585
12.4.2.1 EINZELPUMPENSYSTEME MIT LEITUNG 585
12.4.2.2 REIHENEINSPRITZPUMPE 586
12.4.2.3 VERTEILEREINSPRITZPUMPE 588
12.4.2.4 PUMPE-DUESE-SYSTEM 591
12.4.3 SYSTEME MIT ZENTRALEM DRUCKSPEICHER 591
12.4.3.1 HOCHDRUCKPUMPE 593
12.4.3.3 INJEKTOR 595
12.4.3.4 EINSPRITZDUESE 597
12.4.3.5 ELEKTRONIK 597
12.4.3.6 ENTWICKLUNGSTRENDS 598
12.4.4 EINSPRITZDUESEN UND DUESENHALTER 599
12.4.5 ANPASSUNG DES EINSPRITZSYSTEMS AN DEN MOTOR 603
12.5 KRAFTSTOFFVERSORGUNGSSYSTEM 607
12.5.1 KRAFTSTOFFBEHAELTER 607
12.5.1.1 DIESELKRAFTSTOFFTANK 607
12.5.1.2 OTTOKRAFTSTOFFTANK 607
12.5.2 DAS TANKENTLUEFTUNGSSYSTEM 608
12.5.3 ANFORDERUNGEN AN EIN KRAFTSTOFFFORDERSYSTEM 609
12.5.3.1 DIESELFORDERSYSTEM 609
12.5.3.2 OTTOKRAFTSTOFFFOERDERSYSTEM 611
12.5.4 DIE FUELLSTANDSMESSUNG 615
12.5.4.1 ANFORDERUNG AN DIE FUELLSTANDSMESSUNG 615
12.5.4.2 HEBELGEBER 615
12.5.4.3 MAGNETIC PASSIVE POSITION SENSOR 616
13 ZUENDUNG 617
13.1 ZUENDUNG - OTTOMOTOR 617
13.1.1 EINLEITUNG DER ZUENDUNG 617
13.1.2 ANFORDERUNGEN AN DAS ZUENDSYSTEM 617
13.1.3 MINDESTZUENDENERGIEN 617
13.1.4 GRUNDLAGEN DER FUNKENZUENDUNG 617
13.1.4.1 PHASEN DES FUNKENS 617
13.1.4.2 ENERGIEUEBERTRAGUNGSWIRKUNGSGRAD 618
13.1.5 SPULENZUENDSYSTEM (INDUKTIV) 618
13.1.6 WEITERE ZUENDSYSTEME 621
13.1.7 GASMOTOREN 621
13.1.8 ZUSAMMENFASSUNG/AUSBLICK 621
13.2 ZUENDKERZEN 622
13.2.1 ANFORDERUNGEN AN ZUENDKERZEN 622
13.2.2 AUFBAU 622
13.2.3 WAERMEWERT 623
13.2.4 ZUENDSPANNUNGSBEDARF 624
13.2.5 ZUENDEIGENSCHAFT (UND GEMISCHENTFLAMMUNG) 625
13.2.6 VERSCHLEISS 626
XXXVIII
13.2.7 APPLIKATION 627
13.3 ZUENDUNG - DIESELMOTOR 628
13.3.1 SELBSTZUENDUNG UND VERBRENNUNG 628
13.3.2 KALTSTART DIESELMOTOR 629
13.3.2.1 WICHTIGE EINFLUSSPARAMETER 629
13.3.2.2 STARTBEWERTUNGSKRITERIEN 631
13.3.3 KOMPONENTEN ZUR KALTSTARTUNTERSTUETZUNG 631
13.3.3.1 GLUEHSYSTEM 632
13.3.3.2 HEIZFLANSCH 634
13.3.4 AUSBLICK 636
13.3.4.1 KOMBINIERTE SYSTEME 636
13.3.4.2 IONENSTROMMESSUNG 636
13.3.4.3 GEREGELTE GLUEHSYSTEME 637
14 VERBRENNUNG 638
14.1 KRAFTSTOFFE UND KRAFTSTOFFCHEMIE 638
14.2 OXIDATION VON KOHLENWASSERSTOFFEN 640
14.3 SELBSTZUENDUNG 642
14.3.1 DAS HJ-0
2
-SYSTEM 642
14.3.2 ZUENDUNG VON KOHLENWASSERSTOFFEN 643
14.3.3 SCHNELLE KOMPRESSIONSMASCHINE 644
14.3.4 DIESELMOTOR 644
14.3.5 HCCI-MOTOR 644
14.3.6 MOTORKLOPFEN ." 645
14.3.7 MODELLIERUNG DER SELBSTZUENDUNG 645
14.3.7.1 EINSCHRITT-MECHANISMUS 645
14.3.7.2 SHELL-MODELL 646
14.4 FLAMMENAUSBREITUNG 646
14.4.1 TURBULENTE SKALEN 646
14.4.2 HAMMENTYPEN 647
14.4.2.1 VORGEMISCHTE FLAMMEN 647
14.4.2.2 NICHT-VORGEMISCHTE FLAMMEN 648
14.4.2.3 PARTIELL-VORGEMISCHTE FLAMMEN 648
14.5 MODELLBILDUNG UND SIMULATION 649
14.5.1 KLASSIFIZIERUNG VON VERBRENNUNGSMODELLEN 649
14.5.2 NULLDIMENSIONALE MODELLE 650
14.5.2.1 ERSATZBRENNVERLAEUFE 650
14.5.2.2 WAERMEUEBERGANGSMODELLE 651
14.5.3 PHAENOMENOLOGISCHE MODELLE 652
14.5.3.1 OTTOMOTORISCHE VERBRENNUNG 653
14.5.3.2 DIESELMOTORISCHE VERBRENNUNG 653
14.5.4 3D-CFD-MODELLE 654
15 VERBRENNUNGSVERFAHREN 657
15.1 DIESELMOTOREN 657
15.1.1 DIESELVERBRENNUNG 657
15.1.2 DIESEL-VIERTAKT-VERBRENNUNGSVERFAHREN 663
15.1.2.1 VERFAHREN MIT INDIREKTER KRAFTSTOFFEINSPRITZUNG (IDI) 664
15.1.2.2 VERFAHREN MIT DIREKTER KRAFTSTOFFEINSPRITZUNG (DI) 666
15.1.2.3 GEGENUEBERSTELLUNG DER VERBRENNUNGSVEIFAHREN 668
15.1.2.4 ENTWICKLUNGSRICHTUNGEN 669
15.1-.2.5 SONDERVERFAHREN UND BESONDERHEITEN 673
15.2 OTTOMOTOREN 675
15.2.1 BRENNVERFAHREN VON PORT-FUEL-INJECTION-(PFI)-MOTOREN 675
ZYLINDERDRUCKVERLAUF, INNENWIRKUNGSGRAD UND FLAMMENAUSBREITUNG 675
15.2.2 BRENNVERFAHREN VON DIRECT-INJECTION-SPARK-IGNITION-(DISI)-MOTOREN
684
XXXIX
15.2.2.1 BETRIEBSARTEN EINES OTTOMOTORS MIT DIREKTEINSPRITZUNG 687
15.2.2.2 AUSPRAEGUNGEN UND SPEZIFIKA DES OTTOMOTORISCHEN BRENNVERFAHRENS
MIT DIREKTEINSPRITZUNG SOWIE DESSEN TECHNOLOGIEBAUSTEINE
UND TECHNOLOGIEKOMBINATIONEN 689
15.3 ZWEITAKT-DIESELMOTOR 704
15.4 ZWEITAKT-OTTOMOTOR 705
16 ELEKTRONIK UND MECHANIK FUER MOTOR- UND GETRIEBESTEUERUNG 710
16.1 UMWELTANFORDERUNGEN 710
16.1.1 EINBAUKLASSEN 710
16.1.2 THERMISCHES MANAGEMENT 711
16.2 STANDALONE-PRODUKTE 714
16.3 VERBINDUNGSTECHNIK 716
16.4 GETRIEBESTEUERGERAETE 717
16.4.1 SYSTEMBESCHREIBUNG 718
16.4.2 GETRIEBESTEUERGERAETETYPEN 718
16.4.3 ANWENDUNGSBEISPIELE FUER *MECHATRONISCHE TRANSMISSION MODULES" 722
16.4.4 ENTSCHEIDUNGSKRITERIEN FUER DIE AUSWAHL DES *RICHTIGEN"
STEUERGERAETE-TYPEN 723
16.5 ELEKTRONISCHER AUFBAU, STRUKTUREN UND BAUELEMENTE 724
16.5.1 GNINDSTRUKTUR 724
16.5.2 ELEKTRONISCHE BAUELEMENTE 724
16.5.2.1 EINGANGSFILTERBAUSTEIN KLOPF-IC 724
16.5.2.2 ENDSTUFENBAUSTEIN 724
16.5.2.3 MIKROCONTROHER 725
16.5.2.4 SPANNUNGSREGLER 725
16.5.2.5 DC/DC-CONVERTER 728
16.6 STEUERGERAETEELEKTRONIK 731
16.6.1 ALLGEMEINE BESCHREIBUNG 731
16.6.2 SIGNALAUFBEREITUNG 731
16.6.2.1 KLOPFSIGNAL 731
16.6.2.2 LAMBDASENSORSIGNAL 732
16.6.2.3 KURBELWELLENSIGNAL 733
16.6.3 SIGNALAUSWERTUNG 733
16.6.4 SIGNALAUSGABE 733
16.6.4.1 MAGNETVENTIL-EINSPRITZSIGNAL FUER DIREKTEINSPRITZUNG 734
16.6.4.2 EINSPRITZSIGNAL FUER PIEZO-DIREKTEINSPRITZUNG 734
16.6.5 SPANNUNGSVERSORGUNG 736
16.6.6 SCHNITTSTELLEN 736
16.6.6.1 CAN-BUS-SCHNITTSTELLE 736
16.6.6.2 LIN-BUS-SCHNITTSTELLE 736
16.6.6.3 FLEXRAY-BUS-SCHNITTSTELLE 736
16.6.7 ELEKTRONIK FUER GETRIEBESTEUERGERAETE 737
16.7 SOFTWARE-STRUKTUREN 741
16.7.1 AUFGABE DER SOFTWARE BEI DER STEUERUNG VON MOTOREN 741
16.7.2 ANFORDERUNGEN AN DIE SOFTWARE 741
16.7.3 DAS ARCHITEKTURKONZEPT DER SOFTWARE 742
16.7.4 DER SOFTWARE-ENTWICKLUNGSPROZESS 743
16.8 DIE STEUERUNG DES VERBRENNUNGSMOTORS 743
16.8.1 FAHRERWUNSCH UND FAHRERASSISTENZSYSSTEME 743
16.8.2 ANTRIEBSSTRANGMANAGEMENT 743
16.8.3 DREHMOMENTBASIERTE FUNKTIONSSTRUKTUR DER MOTORSTEUERUNG 744
16.8.4 MODELLBASIERTE FUNKTIONEN AM BEISPIEL DES SAUGROHRFUELLUNGSMODELLS
745
16.9 FUNKTIONEN 748
16.9.1 1-REGELUNG 748
16.9.2 ANTIRUCKELFUNKTION 750
16.9.3 DROSSELKLAPPENREGELUNG 752
16.9.4 KLOPFREGELUNG 753
XL
16.9.5 *ON-BOARD"-DIAGNOSE (OBD) 754
16.9.5.1 AUFGABEN DER EIGENDIAGNOSE 756
16.9.5.2 UEBERWACHUNG DES KATALYSATORS 757
16.9.6 SICHERHEITSKONZEPTE 758
16.10 SICHERHEITSKONZEPTE IN GETRIEBESTEUERUNGEN 760
17 SYSTEM ANTRIEBSSTRANG 765
17.1 ANTRIEBSSTRANG-ARCHITEKTUR 765
17.2 LAENGSDYNAMIK DES KRAFTFAHRZEUGES 765
17.3 GETRIEBETYPEN ! 766
17.4 LEISTUNGSEBENE UND SIGNALVERARBEITUNGSEBENE 767
17.5 GETRIEBESTEUEMNG 768
17.5.1 FUNKTIONEN 768
17.5.1.1 UEBERBLICK 768
17.5.1.2 FAHR-ODER SCHALTSTRATEGIE 769
17.5.1.3 AUTOMATGETRIEBE MIT PLANETENRADSAETZEN UND DREHMOMENTWANDLER 770
17.5.1.4 AUTOMATISIERTES HANDSCHALTGETRIEBE 770
17.5.1.5 STUFENLOSGETRIEBE (CVT) 771
17.6 INTEGRIERTES ANTRIEBSSTRANGMANAGEMENT (IPM) 771
17.7 KOMPONENTEN FUER ANTRIEBSSTRANGELEKTRIFIZIERUNG 773
17.7.1 UEBERBLICK 773
17.7.2 VARIANTEN HYBRID-UND ELEKTROANTRIEB 773
17.7.2.1 MIKROHYBRID 773
17.7.2.2 MILDHYBRID 773
17.7.2.3 VOLLHYBRID 773
17.7.2.4 PLUG-IN-HYBRID 774
17.7.2.5 ELEKTRO- UND BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUGE 774
17.7.3 KOMPONENTEN 774
17.7.4 LEISTUNGSELEKTRONIK 774
17.7.4.1 DREHSTROM-INVERTER 774
17.7.4.2 DC/DC-WANDLER 775
17.7.5 ELEKTROMOTOR 776
17.7.5.1 TECHNOLOGIEN 776
17.7.6 ENERGIESPEICHER 777
17.7.6.1 UEBERBLICK 777
17.7.6.2 BATTERIESYSTEM 778
18 SENSOREN 781
18.1 TEMPERATURSENSOREN 781
18.2 FUELLSTANDSENSOREN 781
18.3 KLOPFSENSOREN 781
18.4 ABGASSENSOREN 783
18.4.1 LAMBDA-SENSOREN 783
18.4.2 NO*-SENSOR 783
18.5 DRUCKSENSOREN 784
18.5.1 NORMALDTUCKSENSOREN 785
18.5.1.1 PIEZORESISTIVES MESSPRINZIP 785
18.5.1.2 KAPAZITIVES MESSPRINZIP 785
18.5.2 MITTELDRUCKSENSOREN 786
18.5.3 HOCHDRUCKSENSOREN 786
18.5.4 DRUCKSCHALTER 786
18.6 LUFTMASSENSENSOR 787
18.6.1 MESSPRINZIP 787
18.6.2 MASS-AIRFLOW-SENSOR 787
18.6.3 SEKUNDAER LUFTMASSENSENSOR (SAF = SECONDARY AIR FLOW) 788
XLI
18.7 DREHZAHLSENSOREN 788
18.7.1 PASSIVE DREHZAHLSENSOREN 788
18.7.2 AKTIVE SENSOREN 789
18.8 BRENNRAUMDMCKSENSOREN FUER DIESELMOTOREN 789
19 AKTUATOREN 792
19.1 ANTRIEBE 792
19.1.1 PNEUMATISCHE ANTRIEBE 792
19.1.2 ELEKTRISCHE ANTRIEBE 792
19.1.2.1 SCHRITTMOTOR 792
19.1.2.2 DC-MOTOR 793
19.1.2.3 TORQUE-MOTOR 793
19.1.2.4 EC-MOTOR 793
19.1.3 KOMMUNIKATION MIT DER MOTORSTEUERELEKTRONIK 793
19.1.3.1 GESTEUERTE STELLGLIEDER 793
19.1.3.2 EXTERN GEREGELTE STELLGLIEDER 793
19.1.3.3 INTERN GEREGELTE STELLGLIEDER (SMARTE AKTUATOREN) 794
19.1.4 RUECKSTELLUNG/DEFAULT-POSITION 794
19.2 DROSSELKLAPPENSTELLGLIEDER 794
19.2.1 KERNFUNKTION OTTOMOTOR 794
19.2.2 KERNFUNKTION DIESELMOTOR 794
19.2.3 ZUSAETZLICHE FUNKTIONEN 795
19.2.3.1 LEERLAUFREGELUNG OTTOMOTOR 795
19.2.3.2 POSITIONSSIGNAL 795
19.2.3.3 LASTSCHLAGDAEMPFUNG 795
19.2.3.4 TEMPOMATFUNKTION 795
19.2.4 *DRIVE-BY-WIRE"/E-GAS 796
19.2.5 WASTE-GATE-FUNKTION 797
19.2.6 UNTERDRUCK/VORDROSSELSTELLGLIEDER 797
19.3 DRALL- UND TUMBLEKLAPPEN/RESONANZAUFLADUNG 797
19.3.1 PORT-DEACTIVATION 797
19.3.2 SCHICHTLADUNG 798
19.4 TUIBOLADER MIT VARIABLER TURBINENGEOMETRIE 799
19.5 ABGASRUECKFUHRVENTILE 799
19.6 VERDUNSTUNGSEMISSION, KOMPONENTEN 802
19.6.1 TANKENTLUEFTUNGSVENTILE 802
19.6.2 DIAGNOSE VERDUNSTUNGSEMISSION 802
19.6.2.1 TANKDIAGNOSE MIT UEBERDRUCK 803
19.6.2.2 TANKDIAGNOSE MIT UNTERDRUECK 804
20 KUEHLUNG VON VERBRENNUNGSMOTOREN 806
20.1 ALLGEMEINES 806
20.2 ANFORDERUNGEN AN DAS KUEHLSYSTEM 806
20.3 BERECHNUNGSGRUNDLAGEN UND SIMULATIONS-TOOLS 806
20.4 SUBSYSTEME DER MOTORKUEHLUNG 808
20.4.1 KUEHLMITTELKUEHLUNG 808
20.4.1.1 KUEHLERSCHUTZMITTEL 809
20.4.2 LADELUFTKUEHLUNG 811
20.4.3 ABGASKUEHLUNG 812
20.4.4 OELKUEHLUNG 812
20.4.5 LUEFTER UND LUEFTERANTRIEBE 813
20.5 KUEHLMODULE 814
20.6 GESAMTSYSTEM MOTORKUEHLUNG 814
XLII
21 ABGASEMISSIONEN 817
21.1 GESETZLICHE VORSCHRIFTEN 817
21.1.1 EUROPA 817
21.1.2 KALIFORNIEN UND USA 818
21.1.3 JAPAN 819
21.1.4 SCHWELLENLAENDER 819
21.1.5 HARMONISIERUNG DER ABGASVORSCHRIFTEN 819
21.2 ABGASMESSTECHNIK 820
21.2.1 MESSTECHNIK FUER DIE ZERTIFIZIERUNG VON KRAFTFAHRZEUGEN 820
21.2.2 MESSTECHNIK FUER DIE MOTORENENTWICKLUNG 820
21.3 SCHADSTOFFE UND IHRE ENTSTEHUNG 825
21.3.1 OTTOMOTOR 826
21.3.1.1 LIMITIERTE ABGASKOMPONENTEN 826
21.3.1.2 NICHTLIMITIERTE ABGASKOMPONENTEN 827
21.3.2 DIESELMOTOR 828
21.3.2.1 LIMITIERTE ABGASKOMPONENTEN 828
21.3.2.2 NICHTLIMITIERTE ABGASKOMPONENTEN 829
21.4 MINDERUNG VON SCHADSTOFFEN 830
21.4.1 MOTORISCHE MASSNAHMEN 830
21.4.1.1 OTTOMOTOR 830
21.4.1.2 DIESELMOTOR 832
21.5 ABGASNACHBEHANDLUNG OTTOMOTOR 835
21.5.1 KATALYSATORAUFBAU UND CHEMISCHE REAKTIONEN 835
21.5.2 KATALYSATORKONZEPTE STOECHIOMETRISCH BETRIEBENER MOTOREN 836
21.5.2.1 DREI
WEGEKATALYSATOR 836
21.5.2.2 DER SAUERSTOFFSPEICHER 837
21.5.2.3 KALTSTARTSTRATEGIEN 838
21.5.2.4 DEAKTIVIERUNGSEFFEKTE UND IHRE AUSWIRKUNG 839
21.5.3 KATALYSATORKONZEPTE FUER MAGERMOTOREN 842
21.5.3.1 MOEGLICHKEITEN ZUR NO,-REDUKTION IN MAGEREM ABGAS 843
* 21.5.3.2 DER NO,-SPEICHERKATALYSATOR 845
21.5.3.3 SYSTEM MIT VORKATALYSATOR UND NO,-ADSORBER 851
21.5.4 METALLISCHE KATALYSATORTRAEGER 851
21.6 ABGASNACHBEHANDLUNG DIESELMOTOR 859
21.6.1 DIESEL-OXIDATIONSKATALYSATOREN 859
21.6.1.1 SCHADSTOFFE IM DIESEL-ABGAS 859
21.6.1.2 CHARAKTERISTIKA VON DIESEL-OXIDATIONSKATALYSATOREN 859
21.6.1.3 DEAKTIVIERUNG DER KATALYSATOR-OBERFLAECHE 859
21.6.1.4 BEURTEILUNG VON DIESEL-OXIDATIONSKATALYSATOREN 861
21.6.2 NO,-ADSORBER FUER DIESEL-PKW 863
21.6.2.1 ARBEITSBEREICH DES SPEICHERKATALYSATORS 863
21.6.2.2 ENTSCHWEFELUNG 864
21.6.2.3 REGENERATIONSMETHODEN 865
21.6.3 PARTIKEL/PARTIKELFILTER 866
21.6.3.1 PARTIKELDEFINITIONEN UND PARTIKELEIGENSCHAFTEN 866
21.6.3.2 ZIELSETZUNGEN FIIR DIE PARTIKELFILTRATION 868
21.6.3.3 ANFORDERUNGEN AN FILTERMEDIEN, TECHNISCHE LOESUNGEN 869
21.6.3.4 ABSCHEIDUNG UND HAFTUNG 872
21.6.3.5 REGENERATION UND PERIODISCHE REINIGUNG 875
21.6.3.6 EMISSIONEN WAEHREND REGENERATIONEN UND SEKUNDAEREMISSIONEN 880
21.6.3.7 DRUCKVERLUST 881
21.6.3.8 BAURAUM UND SYSTEMINTEGRATION 883
21.6.3.9 SCHADENSMECHANISMEN/ERFAHRUNGEN 883
21.6.3.10 QUALITAETSKRITERIEN 884
21.6.3.11 EIGNUNGSTEST, TYPENPRUEFUNG, OBD, FELDKONTROLLE 884
21.6.3.12 PARTIKELMESSTECHNIK 885
XLII1
21.6.3.13 PENETRATION ODER ABSCHEIDEGRAD 887
21.6.3.14 GLOBAL WARMING DURCH RUSSPARTIKEL 888
21.6.3.15 KOSTEN/NUTZEN-BETRACHTUNG ZUR NACHRUESTUNG VON PARTIKELFILTERN
888
21.6.4 KATALYTISCHER PARTIKELFILTER 888
22 BETRIEBSSTOFFE 892
22.1 KRAFTSTOFFE 892
22.1.1 DIESELKRAFTSTOFF (DK) 893
22.1.1.1 DK-KOMPONENTEN UND ZUSAMMENSETZUNG 893
22.1.1.2 KENNWERTE UND EIGENSCHAFTEN 894
22.1.1.3 ADDITIVE FUER DK 900
22.1.1.4 ALTERNATIVE DIESELKRAFTSTOFFE 902
22.1.2 OTTOKRAFTSTOFF (OK) 906
22.1.2.1 OK-KOMPONENTEN UND ZUSAMMENSETZUNG 906
22.1.2.2 KENNWERTE UND EIGENSCHAFTEN 909
22.1.2.3 ALTERNATIVE OTTOKRAFTSTOFFE 921
22.2 SCHMIERSTOFFE 929
22.2.1 SCHMIERSTOFFARTEN 930
22.2.2 AUFGABE DER SCHMIERUNG 930
22.2.3 ARTEN DER SCHMIERUNG 930
22.2.4 ANFORDERUNGEN AN DIE SCHMIERUNG 930
22.2.5 VISKOSITAET/VIKOSITAETS-INDEX (V.L.) 931
22.2.5.1 EINFLUSS DER TEMPERATUR AUF DIE VISKOSITAET 932
22.2.5.2 EINFLUSS DES DRUCKS AUF DIE VISKOSITAET 933
22.2.5.3 EINFLUSS DER SCHERGESCHWINDIGKEIT AUF DIE VISKOSITAET 933
22.2.6 BASISFLUESSIGKEITEN 934
22.2.6.1 BASISFLUESSIGKEITEN AUS MINERALOEL 934
22.2.6.2 SYNTHETISCHE BASISFLUESSIGKEITEN 934
22.2.7 ADDITIVE FUER SCHMIERSTOFFE 935
22.2.7.1 V.L.-VERBESSERER 936
22.2.7.2 DETERGENTS/DISPERSANTS 937
22.2.7.3 ANTIOXIDANTIEN UND KORROSIONSINHIBITOREN 938
22.2.7.4 REIBUNGS- UND VERSCHLEISSMINDERER (EP/AW-ADDITIVE) 938
22.2.7.5 SCHAUMINHIBITOREN 938
22.2.8 MOTOROELE FUER VIERTAKTMOTOREN 938
22.2.8.1 SAE-VISKOSITAETSKLASSEN FUER MOTOROELE 939
22.2.8.2 EINBEREICHSOELE 939
22.2.8.3 MEHRBEREICHSOELE 939
22.2.8.4 LEICHTLAUFOELE 940
22.2.8.5 EINLAUFOELE 940
22.2.8.6 GASMOTOROELE 941
22.2.8.7 WASSERSTOFFMOTOROELE 941
22.2.8.8 LEISTUNGSKLASSEN 941
22.2.8.9 GEBRAUCHTOELBEURTEILUNG 949
22.2.8.10 RENNMOTOROELE 952
22.2.8.11 WANKELMOTOROELE 953
22.2.9 MOTOROELE FUER ZWEITAKTMOTOREN 953
22.2.9.1 LEISTUNGSKLASSEN 953
22.2.9.2 PRUEFVERFAHREN 954
22.3 KUEHLMITTEL 954
22.3.1 GEFRIERSCHUTZ 955
22.3.2 KORROSIONSSCHUTZ 956
22.3.3 SPEZIFIKATIONEN 957
XLIV
23 FILTRATION VON BETRIEBSSTOFFEN 959
23.1 LUFTFILTER 959
23.1.1 PARTIKELGROESSEN UND PARTIKELKONZENTRATIONEN IN DER UMGEBUNGSLUFT
959
23.1.2 KENNGROESSEN ZUR CHARAKTERISIERUNG VON MOTORLUFTFILTERN 959
23.1.3 LUFTFILTERMEDIEN FUER DEN EINSATZ AM VERBRENNUNGSMOTOR 960
23.1.4 PRUEFUNG VON LUFTFILTERELEMENTEN 962
23.1.5 AUSLEGUNG VON LUFTFILTERELEMENTEN 963
23.1.6 LUFTFILTERSYSTEME FUER FAHRZEUGANWENDUNGEN 964
23.2 KRAFTSTOFFFILTER 965
23.2.1 WELTWEITE ANFORDERUNGEN AN KRAFTSTOFFFILTERSYSTEME 965
23.2.2 CHARAKTERISIERUNG VON KRAFTSTOFFFILTEM 966
23.2.3 FILTER UND FILTERMEDIEN FUER DIESELKRAFTSTOFFFILTER 966
23.2.4 WASSERABSCHEIDUNG AUS DIESELKRAFTSTOFF 967
23.2.5 FILTER UND FILTERMEDIEN FUER OTTOKRAFTSTOFFFILTER 968
23.2.6 KRAFTSTOFFFILTERSYSTEME FUER DEN EINSATZ AN VERBRENNUNGSMOTOREN
969
23.3 MOTOROELFILTER 970
23.3.1 ANFORDERUNGEN AN MOTOROELFILTER 971
23.3.2 CHARAKTERISIERUNG VON OELFILTERELEMENTEN UND OELFILTERSYSTEMEN 972
23.3.3 FILTERMEDIEN FUER OELFILTER 972
23.3.4 OELFILTERSYSTEME UND BAUFORMEN VON MOTOROELFILTEM 974
23.3.5 NEBENSTROMFILTER ZUR RUSSSEPARATION 976
24 BERECHNUNG UND SIMULATION 979
24.1 FESTIGKEITS- UND SCHWINGUNGSBERECHNUNG 979
24.1.1 METHODEN 979
24.1.2 AUSGEWAEHLTE ANWENDUNGSBEISPIELE 981
24.1.3 KOLBENBERECHNUNGEN 984
24.1.3.1 UEBERBLICK 984
24.1.3.2 ANFORDERUNGEN AN KOLBENWERKSTOFFE UND DEREN EIGENSCHAFTEN 986
24.1.3.3 ERSTELLUNG DES FINITE-EIEMENTE-MODELLS AUF BASIS DER
CAD-GEOMETRIE 987
24.1.3.4 THERMODYNAMISCHE SIMULATION ZUR BESTIMMUNG
DER THERMISCHEN RANDBEDINGUNG 987
24.1.3.5 FE-BERECHNUNG DES TEMPERATURFELDES 988
24.1.3.6 FE-BERECHNUNG DER SPANNUNGEN UND DEFORMATIONEN
FUER JEDEN ZU BETRACHTETEN LASTFALL 989
24.1.3.7 ABSCHAETZUNG DER BETRIEBSFESTIGKEIT 993
25 VERBRENNUNGSDIAGNOSTIK - INDIZIEREN UND VISUALISIEREN IN DER
VERBRENNUNGSENTWICKLUNG 996
25.1 THEMENSTELLUNG 996
25.2 INDIZIEREN 996
25.2.1 MESSTECHNIK 998
25.2.2 QUALITAETSKRITERIEN 999
25.2.3 INDIZIEREN - AUSBLICK 1000
25.2.4 ZYKLUSGENAUE SIGNAL- UND MODELLBASIERTE MOTORSTEUERUNG 1000
25.3 VISUALISIEREN 1001
25.3.1 AUFGABEN-UND THEMENSTELLUNG 1001
25.3.2 VISUALISIEREN IM REALEN MOTORBETRIEB 1001
25.3.2.1 STRAHLUNGSEIGENSCHAFTEN VON GAS-, BENZIN-UND DIESELFLAMMEN 1001
25.3.2.2 FLAMMENSPEKTROSKOPIE 1001
25.3.2.3 FLAMMENAUSBREITUNG IN VORGEMISCHTER LADUNG BEI FREMDZUENDUNG
.". 1003
25.3.3 VISUALISIEREN DER VERBRENNUNG IM REALEN MOTORBETRIEB
DURCH DAS EIGENLEUCHTEN DER FLAMME 1004
25.3.3.1 TECHNISCHE UMSETZUNG: FLAMMENAUSBREITUNG 1004
25.3.3.2 MESSGERAETE - MESSSYSTEME 1009
XLV
25.3.4 VISUALISIEREN BELEUCHTETER VORGAENGE 1010
25.3.4.1 VISUALISIEREN DER GEMISCHVERTEILUNG 1010
25.3.4.2 VISUALISIEREN VON GESCHWINDIGKEITSFELDEM 1011
25.3.5 VISUALISIEREN - AUSBLICK 1011
26 KRAFTSTOFFVERBRAUCH 1013
26.1 ALLGEMEINE EINFLUSSGROESSEN 1014
26.1.1 LUFTWIDERSTAND 1014
26.1.2 GEWICHT 1015
26.1.3 RADWIDERSTAND 1017
26.1.4 KRAFTSTOFFVERBRAUCH 1017
26.2 MOTORISCHE MASSNAHMEN 1018
26.2.1 DOWNSIZING 1019
26.2.2 DOWNSPEEDING 1022
26.2.3 DIESELMOTOR 1022
26.2.4 OTTOMOTOR 1023
26.2.4.1 MAGERKONZEPT, DIREKTEINSPRITZUNG 1023
26.2.5 BRENNVERFAHREN HCCI 1025
26.2.6 VARIABLER VENTILTRIEB 1025
26.2.6.1 ZUENDUNG 1027
26.2.7 ZYLINDERABSCHALTUNG 1028
26.2.7.1 KONZEPT ZUR VERBRAUCHSREDUZIERUNG 1028
26.2.1.2 VERTARAUCHSVORTEILE IM TEILLASTGEBIET 1028
26.2.8 NEBENAGGREGATE 1029
26.2.9 WAERMEMANAGEMENTMASSNAHMEN ZUR VERBRAUCHSREDUZIERUNG 1029
26.2.10 HYBRIDKONZEPTE 1030
26.3 GETRIEBEUEBERSETZUNGEN 1033
26.3.1 AUSWAHL DES DIREKTEN GANGES 1033
26.3.2 AUSWAHL DER GESAMTUEBERSETZUNG IM GROESSTEN GANG 1033
26.3.2.1 AUSLEGUNG AUF MAXIMALE HOECHSTGESCHWINDIGKEIT 1033
26.3.2.2 UEBERDREHENDE AUSLEGUNG 1033
26.3.2.3 UNTERDREHENDE AUSLEGUNG 1033
26.4 FAHRERVERHALTEN 1035
26.5 C0
2
-EMISSIONEN 1037
26.5.1 C0
2
-EMISSION UND KRAFTSTOFFVERBRAUCH 1037
26.5.2 MOTORAPPTIKATIONSEINFLUSS AUF DIE C0
2
-EMISSION 1038
26.5.3 ENTWICKLUNG DER GLOBALEN CO,-EMISSION 1039
27 GERAEUSCHEMISSIONEN 1042
27.1 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN UND BEGRIFFE 1042
27.2 GESETZLICHE AUSSENGERAEUSCHVORSCHRIFTEN 1045
27.2.1 ENTWICKLUNG DER AUSSENGERAEUSCHVORSCHRIFTEN 1045
27.2.2 DAS BESTEHENDE AUSSENGERAEUSCH-MESSVERFAHREN 1045
27.2.3 DAS ZUKUENFTIGE AUSSENGERAEUSCH-MESSVERFAHREN 1046
27.2.4 GRENZWERTE UND EINSATZTERMINE DER NEUEN REGELUNG 1046
27.2.5 AUSWIRKUNGEN AUF DIE REDUZIERUNG DES VERKEHRSLAERMS 1047
27.3 GERAEUSCHQUELLEN DES AUSSENGERAEUSCHES 1048
27.4 MASSNAHMEN ZUR AUSSENGERAEUSCHMINDERUNG 1048
27.4.1 MOTORSEITIGE MASSNAHMEN 1048
27.4.2 FAHRZEUGSEITIGE MASSNAHMEN 1049
27.5 MOTORGERAEUSCH IM INNENRAUM 1050
27.6 AKUSTISCHE LEITLINIEN FUER DEN MOTORKONSTRUKTEUR 1052
27.7 MESSTECHNIKEN UND ANALYSEMETHODEN 1053
27.8 PSYCHOAKUSTIK 1056
27.9 SOUND-ENGINEERING 1056
27.10 SIMULATIONSWERKZEUGE 1057
27.11 ANTI-NOISE-SYSTEME: GERAEUSCHMINDERUNG DURCH GEGENSCHALL 1058
XL VI
28 MOTORENMESSTECHNIK 1060
29 HYBRIDANTRIEBE 1080
29.1 HISTORIE 1080
29.2 GRUNDLAGEN DER HYBRIDANTRIEBE (ALLGEMEINER UEBERBLICK) 1084
29.2.1 PRINZIP 1085
29.2.2 KOMPONENTEN 1085
29.2.2.1 VERBRENNUNGSMOTOR 1085
29.2.2.2 E-MASCHINE 1085
29.2.2.3 GENERATOR 1086
29.2.2.4 ELEKTRISCHER ENERGIESPEICHER 1086
29.2.2.5 GETRIEBE 1086
29.2.2.6 ENERGIEMANAGEMENT 1086'
29.2.2.7 LEISTUNGSELEKTRONIK 1086
29.2.3 FUNKTIONEN 1086
29.2.3.1 START/STOPP (STOPP/START) 1086
29.2.3.2 ELEKTRISCHES FAHREN 1086
29.2.3.3 LASTPUNKTVERSCHIEBUNG 1086
29.2.3.4 BOOSTEN 1087
29.2.3.5 SEGELN 1087
29.2.3.6 BREMSENERGIEREKUPERATION 1087
29.2.3.7 ELEKTRISCHE NEBENAGGREGATE 1087
29.2.3.8 AUTOMATISCHES EINPARKEN 1088
29.3 EINTEILUNG DER HYBRIDANTRIEBE 1088
29.3.1 ARTEN 1088
29.3.2 -LEISTUNGSEINTEILUNG 1089
29.4 ELEKTRISCHE ANTRIEBSSYSTEME 1091
29.4.1 E-MASCHINEN 1091
29.4.2 LEISTUNGSBEREICH 1098
29.4.3 STEUERUNG 1098
29.4.4 LEISTUNGSELEKTRONIK 1098
29.4.5 STROMRICHTER 1099
29.5 ENEIGIESPEICHERSYSTEME 1100
29.5.1 BLEI-SAEURE-BATTERIE 1101
29.5.2 NICKEL-METALLHYDRID-BATTERIE 1102
29.5.3 NATRIUM-NICKELCHLORID-BATTERIE 1103
29.5.4 LITHIUM-IONEN-BATTERIE 1103
29.5.5 SUPERCAPS 1106
29.5.6 BATTERIEMANAGEMENT 1106
29.6 GETRIEBE FUER HYBRIDANTRIEBE 1109
29.6.1 GETRIEBE OHNE INTEGRIERTE E-MASCHINE 1110
29.6.2 GETRIEBE MIT INTEGRIERTER E-MASCHINE 1111
29.6.3 SONDERBAUFORMEN VON GETRIEBEN 1114
29.7 ENERGIEMANAGEMENT 1115
29.7.1 START/STOPP 1116
29.7.2 REGELUNG DES GENERATORS 1116
29.7.3 ENERGIERUECKGEWINNUNG 1117
29.7.4 LADEZUSTANDSREGELUNG 1118
29.7.5 ENERGIEVERTEILUNGSMANAGEMENT 1119
29.7.6 BORDNETZ 1119
29.8 BETRIEBSSTRATEGIEN 1120
29.8.1 WIRKUNGSGRADE 1120
29.8.2 ENERGIEBILANZ 1121
29.8.3 KRAFTSTOFFVERBRAUCH 1121
29.8.4 ABGASEMISSIONEN 1122
29.8.5 FAHRLEISTUNGEN 1122
29.8.6 ANSAETZE ZUR FESTLEGUNG EINER BETRIEBSSTRATEGIE 1123
XLVII
29.9 AKTUELLE HYBRIDFAHRZEUGE 1124
29.9.1 SYSTEME 1124
29.9.2 FAHRZEUGAUFBAU 1128
29.10 ZUKUENFTIGE ENTWICKLUNG 1130
29.10.1 OTTOHYBRIDANTRIEB 1131
29.10.2 DIESELHYBRIDANTRIEB 1131
29.10.3 REINER ELEKTROANTRIEB 1131
29.11 RANGE EXTENDER 1132
29.11.1 RANGE EXTENDER: BEGRIFFSERLAEUTEMNG 1132
29.11.2 MOTIVATION FUER EIN RANGE-EXTENDER-MODUL 1132
29.11.2.1 GERINGE BATTERIEELEKTRISCHE REICHWEITE 1133
29.11.2.2 LANGE LADEZEITEN DER BATTERIE 1133
29.11.2.3 ERWARTUNGEN DER VERBRAUCHER AN ELEKTROMOBILITAET 1133
29.11.3 ELEKTROMOBILITAET 1134
29.11.3.1 MEGA-CITYS UND EMISSIONSARMES FAHREN 1134
29.11.3.2 "WELTWEITE BESCHRAENKUNG DER C0
2
-EMISSIONEN DURCH DIE GESETZGEBUNG . 1134
29.11.3.3 EINSPARUNG VON CO, DURCH ELEKTROMOBILITAET 1134
29.11.4 ANTRIEBSSTRANG 1136
29.
\ 1.4.1 KONVENTIONELLE, HYBRIDE UND ELEKTRISCHE ANTRIEBE 1136
29.11.4.2 RANGE EXTENDER IM SERIELLEN HYBRIDANTRIEBSSTRANG 1138
29.11.4.3 KOMPONENTEN DES RANGE-EXTENDER-ANTRIEBSSTRANGS 1138
29.11.5 RANGE EXTENDER 1138
29.11.5.1 VERBRENNUNGSMOTOREN ALS RANGE EXTENDER 1138
29.11.5.2 KRAFTSTOFFAUSWAHL 1140
29.11.5.3 KRAFTSTOFFVERBRAUCH VON SERIELLEM UND PARALLELEM HYBRID 1141
29.11.5.4 ABSTIMMUNG (NVH, FUNKTION) 1142
29.11.5.5 BETRIEBSSTRATEGIEN 1144
29.11.6 STEUERGERAETE 1144
29.11.7 GENERATOR 1144
29.11.7.1 BAUARTEN 1144
29.11.7.2 E-MASCHINE 1144
29.11.7.3 SELTENE ERDEN 1150
29.11.8 BATTERIE 1150
29.11.8.1 BATTERIETECHNOLOGIE 1150
29.11.8.2 BATTERIE ALS SCHNITTSTELLE 1150
29.11.9 LEISTUNGSELEKTRONIK 1152
29.11.10 AUFGABEN BEI DER FAHRZEUGINTEGRATION 1154
29.11.11 ANFORDERUNGEN AN EIN RANGE-EXTENDER-MODUL 1155
29.11.11.1 DAUERHALTBARKEIT 1155
29.11.11.2 VERBRAUCH 1155
29.11.11.3 WARTUNGSKOSTEN 1156
29.11.11.4 BAURAUM/GEWICHT 1156
29.11.11.5 ANSCHAFFUNGSKOSTEN 1156
29.11.11.6 ATTRAKTIVITAET FUER DEN AUTOMOBILHERSTELLER 1157
30 ALTERNATIVE FAHRZEUGANTRIEBE UND APUS (AUXILIARY POWER UNITS) 1159
30.1 GRUENDE FUER ALTERNATIVEN 1159
30.2 ELEKTROANTRIEB 1160
30.2.1 ELEKTROMOTOREN 1161
30.2.2 TRAKTIONSBATTERIEN 1161
30.2.3 BEISPIELE FUER ELEKTROFAHRZEUGE 1163
30.3 STIRLINGMOTOR 1165
30.4 GASTURBINE 1166
30.5 BRENNSTOFFZELLE ALS FAHRZEUGANTRIEB 1167
30.5.1 DER AUFBAU DER PEM-BRENNSTOFFZELLE 1168
30.5.2 DIE BRENNSTOFFZELLE IM FAHRZEUG 1168
30.5.3 BEWERTUNG DER BRENNSTOFFZELLE IM VERGLEICH ZU ANDEREN ANTRIEBEN
1172
XLVIII
30.6 ZUSAMMENFASSENDE BEWERTUNG DER ALTERNATIVEN ENERGIEN UND ANTRIEBE
1173
30.7 WASSERSTOFF-VERBRENNUNGSMOTOR 1173
30.8 STROMERZEUGUNG DURCH EINE AUXILIARY POWER UNIT (APU) 1175
30.8.1 DIE BRENNSTOFFEELLE ALS APU 1175
30.8.2 BRENNKRAFTMASCHINE IN KOMBINATION MIT EINEM LINEARGENERATOR
(FREIKOLBENLINEARGENERATOR) 1177
31 ENERGIEMANAGEMENT IN MOTOR UND FAHRZEUG 1179
31.1 VERLUSTE BEI DER ENERGIEUMWANDLUNG 1180
31.2 BEDARFSORIENTIERTES ENERGIEMANAGEMENT 1181
31.3 STROMERZEUGUNG IM FAHRZEUG 1182
31.3.1 THERMOELEKTRISCHER GENERATOR (TEG) 1183
31.4 WAERMEMANAGEMENT 1184
32 ENERGIEN FUER ANTRIEBE NACH 2020 1187
32.1 KRITERIEN FUER OPTIMALE ANTRIEBSTECHNOLOGIEN NACH 2020 1187
32.1.1 RANDBEDINGUNGEN FUER NACHHALTIGE ENERGIE UND ZUKUENFTIGE
POWERTRAIN-SYSTEME 1187
32.1.2 GHG-EMISSIONEN DER ENERGIEQUELLEN (GHG = GREENHOUSE GAS) 1188
32.2 EMISSIONSZIELE UND DAS SUB-ZERO-EMISSIONSPOTENZIAL DER ANTRIEBE
1189
32.3 POTENZIELL NACHHALTIG VERFUEGBARE DESIGNER-KRAFTSTOFFE 1190
32.3.1 METHANOL 1191
32.3.2 SYNTHETISCHE C4-C10-KRAFTSTOFFE AUF KOHLENWASSERSTOFFBASIS 1191
32.3.3 OXYMETHYLENETHER (OME) 1192
32.3.3.1 MONOOXYMETHYLENETHER (OME1) 1192
32.3.3.2 HOEHERMOLEKULARE OMES 1192
32.3.4 TOXIZITAET UND UMWELTVERTRAEGLICHKEIT VON C1-KRAFTSTOFFEN 1193
32.4 SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK 1194
33 AUSBLICK 1195
SACH
WORTVERZEICHNIS
1199 |
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