Holdings: Basiswissen Verbrennungsmotor

Basiswissen Verbrennungsmotor: Fragen, rechnen, verstehen, bestehen

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Bibliographic Details
Main Author:	Schreiner, Klaus 1956- (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Wiesbaden Springer Vieweg [2020]
Edition:	3., erweiterte und aktualisierte Auflage
Subjects:	Kraftfahrzeug Verbrennungsmotor Emission Fahrzeugdynamik Fahrzyklus Fahrzyklus WLTC Hubvolumen Hybridfahrzeug Kolbenflächenleistung Kraftstoff Kraftstoffmassenstrom Kraftstoffverbrauch Leerlaufverbrauch Motorkennfeld Motormechanik Motorthermodynamik RDE Stöchiometrie Teillastbetrieb Verbrauchskennfeld Zylinderdruckindizierung Lehrbuch
Online Access:	Inhaltstext Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	XXIX, 327 Seiten Diagramme 24 cm x 16.8 cm
ISBN:	9783658292256 3658292253

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 FAHRWIDERSTAND UND MOTORLEISTUNG ................................................................... 1 1.1 WELCHE LEISTUNG BENOETIGT DIE A-KLASSE BEI EINER GESCHWINDIGKEIT VON 180 KM/H? ................................................................. 1 1.2 WIE GROSS IST DER BENZINVERBRAUCH IN 1/(100 KM) BEI 180 KM/H? ............... 4 1.3 WELCHE LEISTUNG WIRD BEI EINER GESCHWINDIGKEIT VON 50 KM/H BENOETIGT? WIE GROSS IST DANN DER EFFEKTIVE MOTORWIRKUNGSGRAD, WENN DER BENZINVERBRAUCH 5 1/(100 KM) BETRAEGT? ...................................... 6 1.4 WAS IST BEIM PKW WICHTIGER: DER ROLLWIDERSTAND ODER DER LUFTWIDERSTAND? ............................................................................................. 7 1.5 WAS SIND TYPISCHE ZAHLEN WERTE, UM DEN LEISTUNGSBEDARF EINES PKW ZU BERECHNEN? .............................................................................. 10 1.6 KOENNTE MAN MIT EINEM MODERNEN FAHRZEUG EINEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH VON 11/(100 KM) REALISIEREN? ........................................................................ 10 1.7 WIE EFFIZIENT SIND PKW-MOTOREN IM STADTVERKEHR? .................................... 12 2 KRAFTSTOFFE UND STOECHIOMETRIE .............................................................................. 15 2.1 WIE VIEL CO 2 WIRD VON EINEM AUTO PRODUZIERT, DAS EINEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH VON 5 1/(100 KM) HAT? ................................................ 16 2.2 BMW GIBT DEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH SEINES 6-ZYLINDER-OTTOMOTORS IM M3 CSL MIT 11,9 1/(100 KM) AN. GLEICHZEITIG BEHAUPTET BMW, DASS DIE CO 2 -EMISSION DES MOTORS 287 G/KM BETRAGE. PASST DAS ZUSAMMEN? .................................................................................... 16 2.3 EIN FAHRZEUG WIRD WAHLWEISE MIT EINEM OTTO- UND EINEM DIESELMOTOR ANGEBOTEN. BEIDE VARIANTEN HABEN EINEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH VON 5 1/(100 KM). SIND DIE BEIDEN MOTOREN DANN GLEICH GUT ? .......................................................................... 18 2.4 WAS SIND DIE WESENTLICHEN UNTERSCHIEDE ZWISCHEN OTTO- UND DIESELMOTOREN? ............................................................................................. 19 IX X INHALTSVERZEICHNIS 2.5 WARUM BENOETIGT EIN DIESELMOTOR LUFTUEBERSCHUSS, WAEHREND EIN OTTOMOTOR MIT EINEM STOECHIOMETRISCHEN GEMISCH AUSKOMMT? ................. 25 2.6 WARUM FUNKTIONIERT DIE OTTOMOTORISCHE VERBRENNUNG NUR BEI EINEM LUFTVERHAELTNIS VON ETWA 1, WAEHREND DER DIESELMOTOR MIT NAHEZU JEDEM LUFTVERHAELTNIS BETRIEBEN WERDEN KANN? ............................................ 25 2.7 WELCHE VORTEILE HAT DER DIREKT EINSPRITZENDE OTTOMOTOR GEGENUEBER DEM MIT SAUGROHREINSPRITZUNG? .................................................................... 27 2.8 WELCHES LUFTVOLUMEN WIRD BENOETIGT, UM 11 BENZIN ZU VERBRENNEN? .... 28 2.9 WAS PASSIERT BEI DER VERBRENNUNG, WENN MAN DEM KRAFTSTOFF ZU VIEL ODER ZU WENIG LUFT ZUR VERFUEGUNG STELLT? ........................................ 31 2.10 WIE LANGE REICHEN EIGENTLICH NOCH DIE ERDOELVORRAETE? ................................ 32 2.11 SIND DIE PKW WIRKLICH DIE HAUPTVERURSACHER DER CO 2 -EMISSIONEN? ......... 34 2.12 KANN SICH IM WINTER HINTER EINEM WASSERSTOFFBUS GLATTEIS BILDEN? ......... 36 2.13 IST EIN PKW MIT EINER WASSERSTOFF-BRENNSTOFFZELLE EIGENTLICH CO 2 -FREI? ....................................................................................... 38 2.14 WIE IST DAS MIT DER CO 2 -STRAFSTEUER FUER NEUFAHRZEUGE? ............................ 40 2.15 WARUM HABEN ERDGASFAHRZEUGE EINE KLEINERE REICHWEITE ALS BENZINFAHRZEUGE? ........................................................................................... 41 2.16 LOHNT ES SICH, E10 ZU TANKEN? ...................................................................... 42 2.17 WELCHE SCHADSTOFFE FINDET MAN IM ABGAS EINES VERBRENNUNGSMOTORS? .......................................................................... 43 2.18 WIE SIND DIE EMISSIONSGRENZWERTE FUER PKW IN EUROPA? ............................ 46 2.19 WAS VERSTEHT MAN UNTER DEN REAL-DRIVING-EMISSIONS (RDE)? ................. 47 2.20 WIE KANN MAN AUS DEN ABGASKONZENTRATIONEN, DIE MIT EINEM ABGASMESSGERAET GEMESSEN WERDEN, AUF DAS LUFTVERHAELTNIS SCHLIESSEN? .............................................................................. 49 2.21 WIE VIEL ADBLUE BENOETIGT MAN, UM DIE NO X -EMISSION EN VON PKW ZU REDUZIEREN? ..................................................................................................... 50 3 MOTORLEISTUNG UND MITTELDRUCK ........................................................................... 53 3.1 IST ES NORMAL, DASS EIN MIT ETHANOL BETRIEBENER MOTOR EINEN HOEHEREN VERBRAUCH ALS BEIM BETRIEB MIT BENZIN HAT? KANN MAN UEBERHAUPT NACH EINER UMRUESTUNG DIE GLEICHE LEISTUNG AUS DEM MOTOR HOLEN? ......... 53 3.2 KOENNTE MAN DIE MAXIMALLEISTUNG EINES MOTORS NICHT EINFACH DADURCH ERHOEHEN, DASS MAN MEHR KRAFTSTOFF EINSPRITZT? ............................ 55 3.3 WAS BEDEUTET EIGENTLICH EINE ANGABE VON 200 G/(KWH)? ......................... 56 3.4 IST EIN 100-KW-MOTOR EIN GUTER MOTOR? ....................................................... 57 3.5 WELCHEN KRAFTSTOFFMASSENSTROM BENOETIGT EIN 100-KW-MOTOR? ................. 58 3.6 WELCHEN LUFTMASSENSTROM BENOETIGT EIN 100-KW-MOTOR? ......................... 60 3.7 WELCHES HUBVOLUMEN BENOETIGT MAN FUER EINEN 100-KW-MOTOR? ............... 60 3.8 WELCHE ZAHLENWERTE FUER DEN EFFEKTIVEN MITTELDRUCK HABEN TYPISCHE SAUG-OTTO- UND SAUG-DIESELMOTOREN? ......................................................... 65 INHALTSVERZEICHNIS XI 3.9 WIE KANN MAN DEN LADUNGSWECHSEL VERBESSERN? ...................................... 68 3.10 WIE KANN MAN BEI EINEM BESTEHENDEN MOTORKONZEPT DIE LEISTUNG UM 50 % STEIGERN? .................................................................... 70 3.11 WARUM HAT EIN SAUG-DIESELMOTOR EINE KLEINERE LEISTUNG ALS EIN HUBRAUMGLEICHER SAUG-OTTOMOTOR? ....................................................... 72 3.12 KOENNTE MAN DIE LEISTUNG EINES MOTORS NICHT DADURCH ERHOEHEN, DASS MAN DEN VENTILHUB VERGROESSERT UND DAMIT DIE ZYLINDERLADUNG ERHOEHT? ................................................................................ 73 3.13 WELCHE BEDEUTUNG HAT DER BEGRIFF DER KOLBENFLAECHENLEISTUNG? ............... 75 4 MOTORTHERMODYNAMIK ........................................................................................... 79 4.1 WARUM GIBT ES UEBERHAUPT NOCH VERBRENNUNGSMOTOREN? IST DAS NICHT EINE URALTE TECHNIK? ................................................................. 79 4.2 WELCHEN THERMISCHEN WIRKUNGSGRAD KANN EIN OTTOMOTOR BESTENFALLS HABEN? ......................................................................................... 81 4.3 WELCHEN THERMISCHEN WIRKUNGSGRAD KANN EIN DIESELMOTOR BESTENFALLS HABEN? ........................................................................................ 85 4.4 STIMMT ES, DASS EIN OTTOMOTOR EINE GLEICHRAUMVERBRENNUNG UND EIN DIESELMOTOR EINE GLEICHDRUCKVERBRENNUNG HAT? ........................... 89 4.5 WIE KANN MAN DIE IDEALPROZESSE MIT HILFE VON EXCEL BERECHNEN UND GRAFISCH DARSTELLEN? ................................................................................ 91 4.6 WARUM ENDET IM DIAGRAMM MIT DEM WIRKUNGSGRAD DES GLEICHDRUCKPROZESSES DIE LINIE BEI EINEM VERDICHTUNGSVERHAELTNIS VON ETWA 4? ................................................................................................... 95 4.7 KANN MAN DIE KENNGROESSE MITTELDRUCK AUCH VERSTEHEN? ....................... 96 4.8 WARUM HABEN OTTOMOTOREN IM TEILLASTBETRIEB EINEN RELATIV SCHLECHTEN WIRKUNGSGRAD? ............................................................................ 101 4.9 WIE SEHEN DIE /?-V-DIAGRAMME VON VERBRENNUNGSMOTOREN WIRKLICH AUS? ................................................................................................. 103 4.10 WIE AENDERT SICH DIE KOMPRESSIONSLINIE IM P-V-DIAGRAMM, WENN MAN DAS VERDICHTUNGSVERHAELTNIS, DAS HUBVOLUMEN ODER DEN SAUGROHRDRUCK AENDERT? ................................................................. 106 4.11 WIE KANN MAN BEI OTTOMOTOREN AUF DIE DROSSELKLAPPE VERZICHTEN? ........ 108 4.12 WIE GROSS SIND DIE REIBUNGSVERLUSTE BEI EINEM VERBRENNUNGSMOTOR? .... 110 4.13 WIE GROSS IST DER REIBMITTELDRUCK HANDELSUEBLICHER MOTOREN? .................... 111 4.14 WIE GROSS IST DER WIRKUNGSGRAD EINES MOTORS BEI LEERLAUF? ..................... 112 4.15 WIE STARK GEHT BEI EINEM 4-ZYLINDER-OTTOMOTOR DIE ABGEGEBENE MOTORLEISTUNG ZURUECK, WENN IN EINEM ZYLINDER DIE ZUENDUNG AUSFAELLT? .................................................................................... 114 4.16 KANN MAN DIE KENNGROESSEN VON MOTOREN AUS DEN TESTBERICHTEN IN ZEITSCHRIFTEN BERECHNEN ODER ABSCHAETZEN? .................................................. 115 XII INHALTSVERZEICHNIS 4.17 NACH WELCHEN KRITERIEN KANN MAN VERBRENNUNGSMOTOREN AUSLEGEN? .... 120 4.18 WELCHE BEDEUTUNG HABEN DIE KENNFELDER VON VERBRENNUNGSMOTOREN? ... 123 4.19 IN MANCHEN VEROEFFENTLICHUNGEN FEHLEN GENAUE ZAHLENANGABEN ZUM KRAFTSTOFFVERBRAUCH. KANN MAN DIESE TROTZDEM IRGENDWIE ERMITTELN? ........................................................................................................ 125 4.20 WARUM SEHEN DIE LINIEN KONSTANTER MOTORLEISTUNG IM MOTORENKENNFELD WIE HYPERBELN AUS? ................................................... 127 4.21 WIE AENDERT SICH DIE ABGASTEMPERATUR IM KENNFELD? .................................. 128 4.22 KANN MAN ZUR LEISTUNGSERHOEHUNG EINES VERBRENNUNGSMOTORS NICHT EINFACH DAS ZYLINDERHUBVOLUMEN ENTSPRECHEND VERGROESSERN? ..................... 133 4.23 KOENNTE MAN EINEN 3-WEGE-KATALYSATOR NICHT ELEKTRISCH BEHEIZEN, DAMIT ER NACH DEM KALTSTART SCHNELLER AUF BETRIEBSTEMPERATUR KOMMT? .......................................................................... 135 4.24 WIE WAEHLT MAN EINE PASSENDE EINSPRITZDUESE FUER EINEN OTTOMOTOR AUS? .................................................................................... 136 4.25 WIE AENDERN SICH DIE MOTORVERLUSTE IM KENNFELD EINES VERBRENNUNGSMOTORS? .................................................................................. 137 4.26 WELCHE RUECKSCHLUESSE KANN MAN AUS DEM DRUCK IM INNERN DER MOTORZYLINDER (ZYLINDERDRUCKINDIZIERUNG) UEBER DAS MOTORVERHALTEN ZIEHEN? ................................................................................ 141 4.27 WIE KANN MAN AUS DEM DRUCK IM INNERN EINES ZYLINDERS AUF DIE VERBRENNUNG SCHLIESSEN (DRUCKVERLAUFSANALYSE)? ........................................ 147 4.28 WOZU DIENT EINE DOPPELT-LOGARITHMISCHE DARSTELLUNG? ............................... 154 5 MOTORMECHANIK ....................................................................................................... 157 5.1 WIE SCHNELL BEWEGT SICH DER KOLBEN EINES VERBRENNUNGSMOTORS? ............. 157 5.2 WELCHE BESCHLEUNIGUNGSKRAEFTE MUSS DER KOLBEN EINES PKW-MOTORS BEI EINER DREHZAHL VON 6000/MIN AUSHALTEN? ....................... 161 5.3 WARUM WERDEN SPORTLICHE MOTOREN ALS KURZHUBIGE MOTOREN GEBAUT? ........................................................................................... 163 5.4 WARUM HABEN GROSSE MOTOREN IMMER KLEINE NENNDREHZAHLEN? ................. 164 5.5 STIMMT ES, DASS DIE GROESSTE KOLBENGESCHWINDIGKEIT DANN AUFTRITT, WENN PLEUELSTANGE UND KURBELKROEPFUNG EINEN RECHTEN WINKEL BILDEN? .................................................................................. 165 5.6 WARUM SIND MEHRZYLINDERMOTOREN LAUFRUHIGER ALS EINZYLINDERMOTOREN? .............................................................................. 166 5.7 WIESO ENTLASTEN HOHE DREHZAHLEN DEN KOLBENBOLZEN? ............................... 172 5.8 WIE KANN MAN DIE VENTILHUBKURVEN EINES HUBKOLBENMOTORS AUSLEGEN? ....................................................................................................... 173 5.9 KOENNEN SICH DIE VENTILE UND DER KOLBEN IN DER NAEHE DES OBEREN TOTPUNKTES BERUEHREN? .................................................................................... 176 INHALTSVERZEICHNIS XIII 5.10 WIE KANN MAN AUS DER VENTILHUBKURVE DIE NOCKENGEOMETRIE BESTIMMEN? ................................................................................................... 178 5.11 WARUM BAUT EIN MOTORENTUNER STAERKERE VENTILFEDEM EIN? ......................... 179 5.12 WELCHEN EINFLUSS HABEN GEOMETRISCHE AENDERUNGEN DES TUNERS AUF DAS HUBVOLUMEN UND AUF DAS VERDICHTUNGSVERHAELTNIS? ....................... 181 6 FAHRZEUGDYNAMIK .................................................................................................... 185 6.1 WARUM HABEN SPORTLICHE FAHRZEUGE EINEN SCHLECHTEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH? .................................................................................... 185 6.2 WIE GROSS IST DER KRAFTSTOFFVERBRAUCH NACH DEM KALTSTART? ....................... 186 6.3 WIE GROSS IST DER LEERLAUFVERBRAUCH EINES FAHRZEUGES? .............................. 188 6.4 KANN MAN DEN LEERLAUFVERBRAUCH EINES FAHRZEUGES MIT EINEM EINFACHEN BORDCOMPUTER BESTIMMEN? ......................................................... 192 6.5 WELCHE MOTORLEISTUNG BENOETIGT EIN AUTOFAHRER IN DEUTSCHLAND? ............... 193 6.6 KANN MAN DIE BESCHLEUNIGUNGSWERTE AUS FAHRZEUGTESTBERICHTEN NACHRECHNEN? ................................................................................................. 195 6.7 WIE LOEST MAN DIFFERENZIALGLEICHUNGEN NUMERISCH? .................................... 201 6.8 IN WELCHEM GANG SOLLTE MAN DEN MERCEDES SL 500 BEI 100 KM/H FAHREN, UM MOEGLICHST VIEL SPRIT ZU SPAREN? ................................................. 202 6.9 WIE KANN MAN AUS DEM KENNFELD DES TFSI-MOTORS VON AUDI DEN STRECKENBEZOGENEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH DES A6 BERECHNEN? ..................... 206 6.10 DIE VERBRAUCHSKENNFELDER SEHEN UNTERSCHIEDLICH UND DOCH AEHNLICH AUS. KANN MAN SIE IRGENDWIE VEREINHEITLICHEN? .......................................... 212 6.11 KANN MAN DAS MOTORKENNFELD EINES PKW SELBST ERMITTELN? ....................... 221 6.12 WIE KANN MAN ERMITTELN, WIE STARK EIN MOTOR IM SCHUBBETRIEB BREMST (TEIL 1: MESSUNGEN MIT DEM FAHRZEUG) .......................................... 224 6.13 WIE KANN MAN ERMITTELN, WIE STARK EIN MOTOR IM SCHUBBETRIEB BREMST (TEIL 2: ANALYSE DES VERBRAUCHSKENNFELDES) .............................................. 230 6.14 WIE GROSS IST DER MAXIMALE VERBRAUCH, DEN DER BORDCOMPUTER EINES PKW BEIM BESCHLEUNIGEN ANZEIGT? ............................................................... 232 6.15 WIE SIEHT DER FAHRZYKLUS AUS, MIT DEM MAN BISLANG DEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH EINES PKW IN EUROPA BESTIMMTE? .............................. 234 6.16 WIE KANN MAN DEN BISHERIGEN EUROPAEISCHEN FAHRZYKLUS NACHRECHNEN? .............................................................................. 237 6.17 WAS IST BEIM FAHRZYKLUS WLTC ANDERS ALS BEIM NEFZ? ......................... 243 6.18 WIE VIEL KRAFTSTOFF KOENNTE MAN IM EUROPAEISCHEN FAHRZYKLUS MIT EINEM START-STOPP-SYSTEM SPAREN? ....................................................... 244 6.19 WIE VIEL KRAFTSTOFF KOENNTE MAN IM EUROPAEISCHEN FAHRZYKLUS MIT EINEM SYSTEM SPAREN, DAS DIE BREMSENERGIE RUECKGEWINNT? ............... 245 6.20 SOLLTE MAN BEIM AUSROLLEN-LASSEN EINES PKW EHER AUSKUPPELN ODER NUR VOM GAS GEHEN? .............................................................................. 246 XIV INHALTSVERZEICHNIS 6.21 WIE SOLL MAN EIGENTLICH BESCHLEUNIGEN: LANGSAM ODER SCHNELL? (TEIL 1) ..................................................................................... 250 6.22 WIE SOLL MAN EIGENTLICH BESCHLEUNIGEN: LANGSAM ODER SCHNELL? (TEIL 2) ..................................................................................... 253 7 HYBRID- UND ELEKTROFAHRZEUGE ............................................................................ 257 7.1 WIE SEHR WUERDE IN DEUTSCHLAND DER STROMVERBRAUCH STEIGEN, WENN ALLE FAHRZEUGE ELEKTRISCH BETRIEBEN WERDEN? .................................... 257 7.2 NACH WELCHEN KONZEPTEN KANN MAN DIE HYBRIDANTRIEBE UNTERSCHEIDEN? .................................................................... 258 7.3 STIMMT ES, DASS ELEKTROFAHRZEUGE KEINE GROSSE REICHWEITE HABEN KOENNEN? ............................................................................................... 260 7.4 WIE TEUER WAERE DIE BATTERIE EINES MITTELKLASSE-PKW, MIT DEM MAN 100 KM WEIT ELEKTRISCH FAHREN MOECHTE? ....................................................... 262 7.5 WIE BERECHNET MAN DEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH BEI EINEM PLUG-IN-FAHRZEUG? ......................................................................................... 263 7.6 WANN LOHNT SICH BEI EINEM HYBRID-FAHRZEUG DIE LASTPUNKTANHEBUNG? .............................................................................. 265 7.7 WIE SEHEN DIE FAHRZEUGANTRIEBSKONZEPTE IN ZEHN JAHREN AUS? ..................................................................................................... 269 8 AUFLADUNG VON VERBRENNUNGSMOTOREN ............................................................... 273 8.1 WELCHE AUFLADEKONZEPTE GIBT ES? ............................................................... 273 8.2 NIMMT EIN KOMPRESSOR DEM MOTOR NICHT VIEL LEISTUNG WEG? ................... 277 8.3 WIE KANN MAN ZU EINEM SAUGMOTOR EINEN PASSENDEN KOMPRESSOR SUCHEN? ............................................................................................................ 279 8.4 KANN MAN IRGENDWIE BERECHNEN, WIE GROSS DER MASSENSTROM IST, DER BEI EINEM ATL-MOTOR DURCH DAS WASTEGATE STROEMT? ............................ 282 8.5 WAS VERSTEHT MAN UNTER EINER SENSITIVITAETSANALYSE? .................................... 284 8.6 WIE LEGT MAN EINEN TURBOLADER AUS? ........................................................... 287 8.7 IN WELCHEM KENNFELDBEREICH BENOETIGT EIN TURBOMOTOR EIN WASTEGATE? ............................................................................................... 291 STOFFWERTETABELLEN .......................................................................................................... 297 STICHWORT-TABELLEN ....................................................................................................... 301 LITERATUR .......................................................................................................................... 309 STICHWORTVERZEICHNIS ..................................................................................................... 313
adam_txt	INHALTSVERZEICHNIS 1 FAHRWIDERSTAND UND MOTORLEISTUNG . 1 1.1 WELCHE LEISTUNG BENOETIGT DIE A-KLASSE BEI EINER GESCHWINDIGKEIT VON 180 KM/H? . 1 1.2 WIE GROSS IST DER BENZINVERBRAUCH IN 1/(100 KM) BEI 180 KM/H? . 4 1.3 WELCHE LEISTUNG WIRD BEI EINER GESCHWINDIGKEIT VON 50 KM/H BENOETIGT? WIE GROSS IST DANN DER EFFEKTIVE MOTORWIRKUNGSGRAD, WENN DER BENZINVERBRAUCH 5 1/(100 KM) BETRAEGT? . 6 1.4 WAS IST BEIM PKW WICHTIGER: DER ROLLWIDERSTAND ODER DER LUFTWIDERSTAND? . 7 1.5 WAS SIND TYPISCHE ZAHLEN WERTE, UM DEN LEISTUNGSBEDARF EINES PKW ZU BERECHNEN? . 10 1.6 KOENNTE MAN MIT EINEM MODERNEN FAHRZEUG EINEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH VON 11/(100 KM) REALISIEREN? . 10 1.7 WIE EFFIZIENT SIND PKW-MOTOREN IM STADTVERKEHR? . 12 2 KRAFTSTOFFE UND STOECHIOMETRIE . 15 2.1 WIE VIEL CO 2 WIRD VON EINEM AUTO PRODUZIERT, DAS EINEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH VON 5 1/(100 KM) HAT? . 16 2.2 BMW GIBT DEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH SEINES 6-ZYLINDER-OTTOMOTORS IM M3 CSL MIT 11,9 1/(100 KM) AN. GLEICHZEITIG BEHAUPTET BMW, DASS DIE CO 2 -EMISSION DES MOTORS 287 G/KM BETRAGE. PASST DAS ZUSAMMEN? . 16 2.3 EIN FAHRZEUG WIRD WAHLWEISE MIT EINEM OTTO- UND EINEM DIESELMOTOR ANGEBOTEN. BEIDE VARIANTEN HABEN EINEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH VON 5 1/(100 KM). SIND DIE BEIDEN MOTOREN DANN GLEICH GUT ? . 18 2.4 WAS SIND DIE WESENTLICHEN UNTERSCHIEDE ZWISCHEN OTTO- UND DIESELMOTOREN? . 19 IX X INHALTSVERZEICHNIS 2.5 WARUM BENOETIGT EIN DIESELMOTOR LUFTUEBERSCHUSS, WAEHREND EIN OTTOMOTOR MIT EINEM STOECHIOMETRISCHEN GEMISCH AUSKOMMT? . 25 2.6 WARUM FUNKTIONIERT DIE OTTOMOTORISCHE VERBRENNUNG NUR BEI EINEM LUFTVERHAELTNIS VON ETWA 1, WAEHREND DER DIESELMOTOR MIT NAHEZU JEDEM LUFTVERHAELTNIS BETRIEBEN WERDEN KANN? . 25 2.7 WELCHE VORTEILE HAT DER DIREKT EINSPRITZENDE OTTOMOTOR GEGENUEBER DEM MIT SAUGROHREINSPRITZUNG? . 27 2.8 WELCHES LUFTVOLUMEN WIRD BENOETIGT, UM 11 BENZIN ZU VERBRENNEN? . 28 2.9 WAS PASSIERT BEI DER VERBRENNUNG, WENN MAN DEM KRAFTSTOFF ZU VIEL ODER ZU WENIG LUFT ZUR VERFUEGUNG STELLT? . 31 2.10 WIE LANGE REICHEN EIGENTLICH NOCH DIE ERDOELVORRAETE? . 32 2.11 SIND DIE PKW WIRKLICH DIE HAUPTVERURSACHER DER CO 2 -EMISSIONEN? . 34 2.12 KANN SICH IM WINTER HINTER EINEM WASSERSTOFFBUS GLATTEIS BILDEN? . 36 2.13 IST EIN PKW MIT EINER WASSERSTOFF-BRENNSTOFFZELLE EIGENTLICH CO 2 -FREI? . 38 2.14 WIE IST DAS MIT DER CO 2 -STRAFSTEUER FUER NEUFAHRZEUGE? . 40 2.15 WARUM HABEN ERDGASFAHRZEUGE EINE KLEINERE REICHWEITE ALS BENZINFAHRZEUGE? . 41 2.16 LOHNT ES SICH, E10 ZU TANKEN? . 42 2.17 WELCHE SCHADSTOFFE FINDET MAN IM ABGAS EINES VERBRENNUNGSMOTORS? . 43 2.18 WIE SIND DIE EMISSIONSGRENZWERTE FUER PKW IN EUROPA? . 46 2.19 WAS VERSTEHT MAN UNTER DEN REAL-DRIVING-EMISSIONS (RDE)? . 47 2.20 WIE KANN MAN AUS DEN ABGASKONZENTRATIONEN, DIE MIT EINEM ABGASMESSGERAET GEMESSEN WERDEN, AUF DAS LUFTVERHAELTNIS SCHLIESSEN? . 49 2.21 WIE VIEL ADBLUE BENOETIGT MAN, UM DIE NO X -EMISSION EN VON PKW ZU REDUZIEREN? . 50 3 MOTORLEISTUNG UND MITTELDRUCK . 53 3.1 IST ES NORMAL, DASS EIN MIT ETHANOL BETRIEBENER MOTOR EINEN HOEHEREN VERBRAUCH ALS BEIM BETRIEB MIT BENZIN HAT? KANN MAN UEBERHAUPT NACH EINER UMRUESTUNG DIE GLEICHE LEISTUNG AUS DEM MOTOR HOLEN? . 53 3.2 KOENNTE MAN DIE MAXIMALLEISTUNG EINES MOTORS NICHT EINFACH DADURCH ERHOEHEN, DASS MAN MEHR KRAFTSTOFF EINSPRITZT? . 55 3.3 WAS BEDEUTET EIGENTLICH EINE ANGABE VON 200 G/(KWH)? . 56 3.4 IST EIN 100-KW-MOTOR EIN GUTER MOTOR? . 57 3.5 WELCHEN KRAFTSTOFFMASSENSTROM BENOETIGT EIN 100-KW-MOTOR? . 58 3.6 WELCHEN LUFTMASSENSTROM BENOETIGT EIN 100-KW-MOTOR? . 60 3.7 WELCHES HUBVOLUMEN BENOETIGT MAN FUER EINEN 100-KW-MOTOR? . 60 3.8 WELCHE ZAHLENWERTE FUER DEN EFFEKTIVEN MITTELDRUCK HABEN TYPISCHE SAUG-OTTO- UND SAUG-DIESELMOTOREN? . 65 INHALTSVERZEICHNIS XI 3.9 WIE KANN MAN DEN LADUNGSWECHSEL VERBESSERN? . 68 3.10 WIE KANN MAN BEI EINEM BESTEHENDEN MOTORKONZEPT DIE LEISTUNG UM 50 % STEIGERN? . 70 3.11 WARUM HAT EIN SAUG-DIESELMOTOR EINE KLEINERE LEISTUNG ALS EIN HUBRAUMGLEICHER SAUG-OTTOMOTOR? . 72 3.12 KOENNTE MAN DIE LEISTUNG EINES MOTORS NICHT DADURCH ERHOEHEN, DASS MAN DEN VENTILHUB VERGROESSERT UND DAMIT DIE ZYLINDERLADUNG ERHOEHT? . 73 3.13 WELCHE BEDEUTUNG HAT DER BEGRIFF DER KOLBENFLAECHENLEISTUNG? . 75 4 MOTORTHERMODYNAMIK . 79 4.1 WARUM GIBT ES UEBERHAUPT NOCH VERBRENNUNGSMOTOREN? IST DAS NICHT EINE URALTE TECHNIK? . 79 4.2 WELCHEN THERMISCHEN WIRKUNGSGRAD KANN EIN OTTOMOTOR BESTENFALLS HABEN? . 81 4.3 WELCHEN THERMISCHEN WIRKUNGSGRAD KANN EIN DIESELMOTOR BESTENFALLS HABEN? . 85 4.4 STIMMT ES, DASS EIN OTTOMOTOR EINE GLEICHRAUMVERBRENNUNG UND EIN DIESELMOTOR EINE GLEICHDRUCKVERBRENNUNG HAT? . 89 4.5 WIE KANN MAN DIE IDEALPROZESSE MIT HILFE VON EXCEL BERECHNEN UND GRAFISCH DARSTELLEN? . 91 4.6 WARUM ENDET IM DIAGRAMM MIT DEM WIRKUNGSGRAD DES GLEICHDRUCKPROZESSES DIE LINIE BEI EINEM VERDICHTUNGSVERHAELTNIS VON ETWA 4? . 95 4.7 KANN MAN DIE KENNGROESSE MITTELDRUCK AUCH VERSTEHEN? . 96 4.8 WARUM HABEN OTTOMOTOREN IM TEILLASTBETRIEB EINEN RELATIV SCHLECHTEN WIRKUNGSGRAD? . 101 4.9 WIE SEHEN DIE /?-V-DIAGRAMME VON VERBRENNUNGSMOTOREN WIRKLICH AUS? . 103 4.10 WIE AENDERT SICH DIE KOMPRESSIONSLINIE IM P-V-DIAGRAMM, WENN MAN DAS VERDICHTUNGSVERHAELTNIS, DAS HUBVOLUMEN ODER DEN SAUGROHRDRUCK AENDERT? . 106 4.11 WIE KANN MAN BEI OTTOMOTOREN AUF DIE DROSSELKLAPPE VERZICHTEN? . 108 4.12 WIE GROSS SIND DIE REIBUNGSVERLUSTE BEI EINEM VERBRENNUNGSMOTOR? . 110 4.13 WIE GROSS IST DER REIBMITTELDRUCK HANDELSUEBLICHER MOTOREN? . 111 4.14 WIE GROSS IST DER WIRKUNGSGRAD EINES MOTORS BEI LEERLAUF? . 112 4.15 WIE STARK GEHT BEI EINEM 4-ZYLINDER-OTTOMOTOR DIE ABGEGEBENE MOTORLEISTUNG ZURUECK, WENN IN EINEM ZYLINDER DIE ZUENDUNG AUSFAELLT? . 114 4.16 KANN MAN DIE KENNGROESSEN VON MOTOREN AUS DEN TESTBERICHTEN IN ZEITSCHRIFTEN BERECHNEN ODER ABSCHAETZEN? . 115 XII INHALTSVERZEICHNIS 4.17 NACH WELCHEN KRITERIEN KANN MAN VERBRENNUNGSMOTOREN AUSLEGEN? . 120 4.18 WELCHE BEDEUTUNG HABEN DIE KENNFELDER VON VERBRENNUNGSMOTOREN? . 123 4.19 IN MANCHEN VEROEFFENTLICHUNGEN FEHLEN GENAUE ZAHLENANGABEN ZUM KRAFTSTOFFVERBRAUCH. KANN MAN DIESE TROTZDEM IRGENDWIE ERMITTELN? . 125 4.20 WARUM SEHEN DIE LINIEN KONSTANTER MOTORLEISTUNG IM MOTORENKENNFELD WIE HYPERBELN AUS? . 127 4.21 WIE AENDERT SICH DIE ABGASTEMPERATUR IM KENNFELD? . 128 4.22 KANN MAN ZUR LEISTUNGSERHOEHUNG EINES VERBRENNUNGSMOTORS NICHT EINFACH DAS ZYLINDERHUBVOLUMEN ENTSPRECHEND VERGROESSERN? . 133 4.23 KOENNTE MAN EINEN 3-WEGE-KATALYSATOR NICHT ELEKTRISCH BEHEIZEN, DAMIT ER NACH DEM KALTSTART SCHNELLER AUF BETRIEBSTEMPERATUR KOMMT? . 135 4.24 WIE WAEHLT MAN EINE PASSENDE EINSPRITZDUESE FUER EINEN OTTOMOTOR AUS? . 136 4.25 WIE AENDERN SICH DIE MOTORVERLUSTE IM KENNFELD EINES VERBRENNUNGSMOTORS? . 137 4.26 WELCHE RUECKSCHLUESSE KANN MAN AUS DEM DRUCK IM INNERN DER MOTORZYLINDER (ZYLINDERDRUCKINDIZIERUNG) UEBER DAS MOTORVERHALTEN ZIEHEN? . 141 4.27 WIE KANN MAN AUS DEM DRUCK IM INNERN EINES ZYLINDERS AUF DIE VERBRENNUNG SCHLIESSEN (DRUCKVERLAUFSANALYSE)? . 147 4.28 WOZU DIENT EINE DOPPELT-LOGARITHMISCHE DARSTELLUNG? . 154 5 MOTORMECHANIK . 157 5.1 WIE SCHNELL BEWEGT SICH DER KOLBEN EINES VERBRENNUNGSMOTORS? . 157 5.2 WELCHE BESCHLEUNIGUNGSKRAEFTE MUSS DER KOLBEN EINES PKW-MOTORS BEI EINER DREHZAHL VON 6000/MIN AUSHALTEN? . 161 5.3 WARUM WERDEN SPORTLICHE MOTOREN ALS KURZHUBIGE MOTOREN GEBAUT? . 163 5.4 WARUM HABEN GROSSE MOTOREN IMMER KLEINE NENNDREHZAHLEN? . 164 5.5 STIMMT ES, DASS DIE GROESSTE KOLBENGESCHWINDIGKEIT DANN AUFTRITT, WENN PLEUELSTANGE UND KURBELKROEPFUNG EINEN RECHTEN WINKEL BILDEN? . 165 5.6 WARUM SIND MEHRZYLINDERMOTOREN LAUFRUHIGER ALS EINZYLINDERMOTOREN? . 166 5.7 WIESO ENTLASTEN HOHE DREHZAHLEN DEN KOLBENBOLZEN? . 172 5.8 WIE KANN MAN DIE VENTILHUBKURVEN EINES HUBKOLBENMOTORS AUSLEGEN? . 173 5.9 KOENNEN SICH DIE VENTILE UND DER KOLBEN IN DER NAEHE DES OBEREN TOTPUNKTES BERUEHREN? . 176 INHALTSVERZEICHNIS XIII 5.10 WIE KANN MAN AUS DER VENTILHUBKURVE DIE NOCKENGEOMETRIE BESTIMMEN? . 178 5.11 WARUM BAUT EIN MOTORENTUNER STAERKERE VENTILFEDEM EIN? . 179 5.12 WELCHEN EINFLUSS HABEN GEOMETRISCHE AENDERUNGEN DES TUNERS AUF DAS HUBVOLUMEN UND AUF DAS VERDICHTUNGSVERHAELTNIS? . 181 6 FAHRZEUGDYNAMIK . 185 6.1 WARUM HABEN SPORTLICHE FAHRZEUGE EINEN SCHLECHTEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH? . 185 6.2 WIE GROSS IST DER KRAFTSTOFFVERBRAUCH NACH DEM KALTSTART? . 186 6.3 WIE GROSS IST DER LEERLAUFVERBRAUCH EINES FAHRZEUGES? . 188 6.4 KANN MAN DEN LEERLAUFVERBRAUCH EINES FAHRZEUGES MIT EINEM EINFACHEN BORDCOMPUTER BESTIMMEN? . 192 6.5 WELCHE MOTORLEISTUNG BENOETIGT EIN AUTOFAHRER IN DEUTSCHLAND? . 193 6.6 KANN MAN DIE BESCHLEUNIGUNGSWERTE AUS FAHRZEUGTESTBERICHTEN NACHRECHNEN? . 195 6.7 WIE LOEST MAN DIFFERENZIALGLEICHUNGEN NUMERISCH? . 201 6.8 IN WELCHEM GANG SOLLTE MAN DEN MERCEDES SL 500 BEI 100 KM/H FAHREN, UM MOEGLICHST VIEL SPRIT ZU SPAREN? . 202 6.9 WIE KANN MAN AUS DEM KENNFELD DES TFSI-MOTORS VON AUDI DEN STRECKENBEZOGENEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH DES A6 BERECHNEN? . 206 6.10 DIE VERBRAUCHSKENNFELDER SEHEN UNTERSCHIEDLICH UND DOCH AEHNLICH AUS. KANN MAN SIE IRGENDWIE VEREINHEITLICHEN? . 212 6.11 KANN MAN DAS MOTORKENNFELD EINES PKW SELBST ERMITTELN? . 221 6.12 WIE KANN MAN ERMITTELN, WIE STARK EIN MOTOR IM SCHUBBETRIEB BREMST (TEIL 1: MESSUNGEN MIT DEM FAHRZEUG) . 224 6.13 WIE KANN MAN ERMITTELN, WIE STARK EIN MOTOR IM SCHUBBETRIEB BREMST (TEIL 2: ANALYSE DES VERBRAUCHSKENNFELDES) . 230 6.14 WIE GROSS IST DER MAXIMALE VERBRAUCH, DEN DER BORDCOMPUTER EINES PKW BEIM BESCHLEUNIGEN ANZEIGT? . 232 6.15 WIE SIEHT DER FAHRZYKLUS AUS, MIT DEM MAN BISLANG DEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH EINES PKW IN EUROPA BESTIMMTE? . 234 6.16 WIE KANN MAN DEN BISHERIGEN EUROPAEISCHEN FAHRZYKLUS NACHRECHNEN? . 237 6.17 WAS IST BEIM FAHRZYKLUS WLTC ANDERS ALS BEIM NEFZ? . 243 6.18 WIE VIEL KRAFTSTOFF KOENNTE MAN IM EUROPAEISCHEN FAHRZYKLUS MIT EINEM START-STOPP-SYSTEM SPAREN? . 244 6.19 WIE VIEL KRAFTSTOFF KOENNTE MAN IM EUROPAEISCHEN FAHRZYKLUS MIT EINEM SYSTEM SPAREN, DAS DIE BREMSENERGIE RUECKGEWINNT? . 245 6.20 SOLLTE MAN BEIM AUSROLLEN-LASSEN EINES PKW EHER AUSKUPPELN ODER NUR VOM GAS GEHEN? . 246 XIV INHALTSVERZEICHNIS 6.21 WIE SOLL MAN EIGENTLICH BESCHLEUNIGEN: LANGSAM ODER SCHNELL? (TEIL 1) . 250 6.22 WIE SOLL MAN EIGENTLICH BESCHLEUNIGEN: LANGSAM ODER SCHNELL? (TEIL 2) . 253 7 HYBRID- UND ELEKTROFAHRZEUGE . 257 7.1 WIE SEHR WUERDE IN DEUTSCHLAND DER STROMVERBRAUCH STEIGEN, WENN ALLE FAHRZEUGE ELEKTRISCH BETRIEBEN WERDEN? . 257 7.2 NACH WELCHEN KONZEPTEN KANN MAN DIE HYBRIDANTRIEBE UNTERSCHEIDEN? . 258 7.3 STIMMT ES, DASS ELEKTROFAHRZEUGE KEINE GROSSE REICHWEITE HABEN KOENNEN? . 260 7.4 WIE TEUER WAERE DIE BATTERIE EINES MITTELKLASSE-PKW, MIT DEM MAN 100 KM WEIT ELEKTRISCH FAHREN MOECHTE? . 262 7.5 WIE BERECHNET MAN DEN KRAFTSTOFFVERBRAUCH BEI EINEM PLUG-IN-FAHRZEUG? . 263 7.6 WANN LOHNT SICH BEI EINEM HYBRID-FAHRZEUG DIE LASTPUNKTANHEBUNG? . 265 7.7 WIE SEHEN DIE FAHRZEUGANTRIEBSKONZEPTE IN ZEHN JAHREN AUS? . 269 8 AUFLADUNG VON VERBRENNUNGSMOTOREN . 273 8.1 WELCHE AUFLADEKONZEPTE GIBT ES? . 273 8.2 NIMMT EIN KOMPRESSOR DEM MOTOR NICHT VIEL LEISTUNG WEG? . 277 8.3 WIE KANN MAN ZU EINEM SAUGMOTOR EINEN PASSENDEN KOMPRESSOR SUCHEN? . 279 8.4 KANN MAN IRGENDWIE BERECHNEN, WIE GROSS DER MASSENSTROM IST, DER BEI EINEM ATL-MOTOR DURCH DAS WASTEGATE STROEMT? . 282 8.5 WAS VERSTEHT MAN UNTER EINER SENSITIVITAETSANALYSE? . 284 8.6 WIE LEGT MAN EINEN TURBOLADER AUS? . 287 8.7 IN WELCHEM KENNFELDBEREICH BENOETIGT EIN TURBOMOTOR EIN WASTEGATE? . 291 STOFFWERTETABELLEN . 297 STICHWORT-TABELLEN . 301 LITERATUR . 309 STICHWORTVERZEICHNIS . 313
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