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Aufladung von Verbrennungsmotoren: Grundlagen, Berechnungen, by Helmut Pucher, Karl Zinner

By Helmut Pucher, Karl Zinner

Im vorliegenden Buch werden die Grundlagen der Aufladung von Verbrennungsmotoren und das Systemverhalten beim Zusammenwirken von Motor, Aufladesystem und dem vom Motor angetriebenen procedure beschrieben. Es behandelt die aktuellen Aufladeverfahren für Otto- und Dieselmotoren aller Größenordnungen, vom Pkw-Motor bis hin zum großen Schiffsmotor, selbst auf die Anwendung im Motorrad und in Propellerflugzeugen wird eingegangen.

Besonderer Wert wird in dieser Neuauflage auf die Behandlung der thermodynamischen und strömungstechnischen Zusammenhänge bei der Aufladung gelegt, etwa auf die examine des Abgasenergietransports vom Zylinder zur Turboladerturbine und des Energieumsatzes in dieser. Ein Kapitel befasst sich mit den aktuellen Methoden der Motorprozesssimulation, einem gerade für aufgeladene Motoren heute unverzichtbaren Entwicklungswerkzeug.

Wurde in den vorangegangenen Auflagen die Aufladung vornehmlich als Mittel zur Steigerung von Leistungsdichte und Wirkungsgrad von Motoren gesehen, bezieht diese Neuauflage verstärkt das beträchtliche Potenzial der Aufladung zur Senkung der Abgasschadstoffemission mit ein. Es wird der aktuelle konstruktive Aufbau von Aufladeaggregaten einschließlich der dabei eingesetzten Werkstoffe behandelt, so auch der Wälzlagereinsatz in Turboladern.

Das Buch wendet sich in erster Linie an Ingenieurinnen und Ingenieure, die sich mit Forschung, Konstruktion und Entwicklung von aufgeladenen Motoren und den zugehörigen Aufladeaggregaten zu befassen haben, aber ebenso an Studierende des Maschinenbaus und der Fahrzeugtechnik und schließlich an alle, die ihre Kenntnisse auf diesem wichtigen und interessanten Gebiet des Motorenbaus vertiefen wollen.

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Idealisierungen: • Das Arbeitsgas im Zylinder ist ein ideales Gas und wird nicht ausgetauscht. • Verdichtung (1–2) und Expansion (4–5) erfolgen isentrop, also ohne Wärmeaustausch über die Zylinderwände. • Die Verbrennung wird als eine äußere Wärmezufuhr, teils bei konstantem Volumen (2–3) und teils bei konstantem Druck (3–4), simuliert. • Die Wärmeabfuhr beim (realen) Ladungswechsel wird durch eine isochore Wärmeabfuhr (5–1) simuliert. 1) als positive Arbeit, so entspricht sie in den Teilbildern von Abb.

Lizenz gebaut waren. Jeder Motor war mit einem von der Vulkan-Werft Hamburg nach den Angaben Büchis gebauten Abgasturbolader ausgerüstet, der getrennt vom Motor auf dem Flur aufgestellt war (Abb. 9). Vom Motor führte eine einzige, nicht unterteilte Auspuffleitung zur Turbine. Durch eine Umschaltklappe in der Auspuffleitung konnten die Abgasturbolader außer Betrieb gesetzt, die Motoren also auch ohne Aufladung gefahren werden. Bei dieser ersten erfolgreichen Anwendung der Abgasturboaufladung überhaupt konnte die Motorleistung von 1750 PS auf 2500 PS, also um mehr als 40 % gesteigert werden.

2 Dieselmotoren 17 Tab. 1 Betriebswerte des Versuchsmotors 250/400 mit und ohne Ladepumpe (1896), Umrechnung: 1 kp/cm2 = 98066, 5Pa = 0,980665 bar Motor 250/400 @ 170 min−1 pi,Arbeitszylinder pi,Ladepumpe pr exkl. pi,LP inkl. pi,LP exkl. pi,LP ηm inkl. pi,LP ηi ηe pe 2 kp/cm kp/cm2 kp/cm2 % % % kp/cm2 Mit Ladepumpe Ohne Ladepumpe 9,6 1,996 1,35 3,35 82 65 24,0 15,7 6,25 6,5 . . 7,0 – 1,6–1,7 75,6 31,9 24,2 4,9 . . 5,3 Abb. 4 Indikator-Diagramm des Versuchsmotors 250/400 (1896), handschriftlicher Eintrag von Rudolf Diesel Diese war mit pi,Ladepumpe = 1,996 kp/cm2 viel zu hoch im Vergleich zum indizierten Mitteldruck des Arbeitszylinders pi,Arbeitszylinder = 9,6 kp/cm2 (s.

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