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M2 (Fach) / 4 (Lektion)

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  • 2 Wirkprinzipien von Maschinen Verdränger Perioische Raumgrößenänderung, periodische Druch- und Temperaturänderung hohe Drücke bei rel. kleinem Volumendurchsatz kurzfristig Verbrennungstemperaturen bis ca 2500°C Umströmte Schaufel Arbeitsraum, Geschwindigkeiten, Druckwerte im System konstant große Volumendurchsätze bei rel kleinen Drucksteigerungen, für große Drucksteigerungen mehrere Stufen erforderlich maximale Temperaturen bis ca 1.500°C
  • 2 Energie von Maschinen Aufnahme Arbeitsmaschine (Pumpe, Verdichter) Abgabe Kraftmaschine (Motor)
  • Kolbenmaschinen Bauformen Kennzeichen der Kolbenmaschine ist das Verdrängerprinzip (volumetrisches Prinzip). Der Arbeitsraum ändert sich periodisch. Rotationskolbenmaschine Hubkolbenmaschine
  • Kolbenmaschine Bauformen Rotationskolbemaschine Drehkolbenmaschine Kreiskolbenmaschine Rollkolbenverdichter Flügelzellenmaschine Rootsgebläse Zahnradpumpe/-verdichter Sichelzahnradpumpe/-verdichter Schraubenspindelpumpe/-verdichter
  • Kolbenmaschine Bauformen Hubkolbenmaschine Kreuzkopfmaschine Doppelt wirkende Bauweise Tauschkolbenmaschine
  • Arbeitsweise Wankelmotor 1. Ansaugen, Verdichten, Ausschieben 2. Zünden, Ausschieben, Ansaugen 3. Ausschieben, Ansaugen, Verdichten
  • Anwendungsbeispiele Rootsgebläse Kompressor im KFZ Wettertechnik Bunkerbelüftung
  • Verdichter: Druckerhöhung kompressibler Gase Das Volumen nimmt ab und der Druck sowie die Temperatur steigen. Die Temperatur darf nicht über 180^C steigen damit sich das Schmieröl nicht entzündet Die erwärmte Luft kühlt in Leitungen ab --> Druckverlust, um diesen zu vermindern wird Zylinder meist gekühlt Schadraum, Rückexpansion des nicht ausschiebbaren Volumens --> geringere Ansaugmenge als Hubvolumen
  • Pumpe: Druckerhöhung inkompressibler Flüssigkeiten Druckänderung nur in den Totpunkten beim Öffnen und Schließen von Ventilen Schadraum kein Problem, da keine Rückexpansion
  • Kraftmaschinen Umwandlung von Wärme in mechanische Energie Wärme aus Verbrennung (chemische Energie) eingeschlossenes gasförmiges Arbeitsmedium
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  • Arbeitsweise eines Vertaktmotors mit innerer Gemischbildung 1. Takt Ansaugen Kolbenbewegung OT --> UT Durch Unterdruck Ansaugen des Luft-Kraftstoffgemisch Ventile: Ansaugventil auf, Auslassventil zu 2. Takt Verdichten Kolbenbewegung: UT --> OT Gemischverdichtung Druck/ Temperatursteigerung Beide Ventile geschlossen 3. Takt Arbeiten Direkt nach 2. Takt: Zündung Verbrennung des Gemisch dadurch Kolbenbewegung: OT --> UT 50-75 bar, 2000-2500°C Beide Ventile geschlossen 4. Takt Ausstoßen Kolbenbewegung UT --> OT Ausströmen der Abgase Ventile: Ansaugventil zu, Auslassventil auf
  • Wirkungsweise eines Gebläse gespülten Zweitaktmotors Nach Zündung Arbeitsleistung bei Abwärtsgang des Kolbens Bei Freigabe des Auslassschlitzes A Auspuffen der verbrannten Gase Bei Freigabe des Einlassschlitzes E drückt Gebläse frisches Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Zylinder Bei Aufwärtsgang des Kolbens nach Verschluss von A und E Verdichtung
  • Ottoverfahren Der flüssige Kraftstoff (meist Benzin) wird in einem Vergaser oder mit einer Einspritzvorrischtung zu seiner Verbrennung erforderlichen Luft beigemischt. Dieses Gemisch wird angesauft und auf 4-10:1 verdichtet (Ausnahme: Otto-Direkteinspritzung). Anschließend wird dieses Gemisch kurz vor dem oberen Totpunkt elektrisch (Zündkerze) gezündet.
  • Klopfen Bei der Zündung durch die Zündkerze bildet sich eine Flammfront aus Durch Druck und Temperatur kann sich das zündfähige Gemisch schlagartig selbstentzünden Durch die unkontrollierte Verbrennung vor den oberen Totpunkt werden Bautele hoch belastet und der Wirkungsgrad sinkt
  • Dieselverfahren In den Zylinder wird reine Luft angesaugt und 14-25:1 verdichtet. Sie erwärmt sich dabei auf 700 bis 900°C. Dann wird Diesel eingespritzt, der sich von selbst entzündet.
  • Nageln Die Einspritzung erfolgt über einen längeren Zeitraum Die Verbrennung erfolgt vom Rand des Strahls zu seiner Mitte hin Beginnt die Verbrennung nicht sofort sammelt sich Brennstoff an, weil die Verbrennungstemperatur noch nicht erreicht ist kann es zu einer schlagartigen Verbrennung bei erreichen dieser Bedungung kommen (Kaltlaufnageln)
  • Einzylindermotor stellt Grundeinheit aller Motorkonzepte dar Als PKW-Antrieb bedeutungslos, da Leistungen zu gering Als Otto- oder Dieselmotor als Antrieb für Arbeitsmaschinen, Generatoren, und leichte Krafträder
  • Mehrzylindermotoren Da die Kurbelwelle so ausgelegt wird, dass cih die Kolben zu einem Zeitpunkt in utnerschiedlichen Positionen befinden, laufen die Takte verschoben zueinander ab und es kommt zu einer gleichförmigeren Momentenabgabe als beim Einzylindermotor.
  • Bauformen von Mehrzylndermaschinen Reihenmaschine Boxermaschine V-Maschine W-Maschine Sternmaschine
  • Ladungswechsel OHCDOHCCIHOHVSV
  • Direkteinspritzung Kraftstoffstrahl wird direkt in den Brennraum gespritzt Tröpfchen mit unterschiedlichem Durchmesser von 5 bis 20 micrometern Verbrennungsbeginn am Rand des STrahls da hier genug Sauerstoff Luftverwirbelung verbessert die Gemischbildung, Form von Ansaugkanal und Kolbenboden
  • unterteilter Brennraum^ Im Nebenraum verbrennt nur ein Teil des Kraftstoffes Der verbleibende Kraftstoff wird mit hihem Druck in den Hauptbrennraum gedrückt Vorkammerverfahren Wirbelkammerverfahren
  • Strömungsmaschinen Merkmal für Strömungsmaschinen ist die umströmte Schaufel Über Schaufeln wird einem kontinuierlich strömenden Fluid-Energie zugrführt (Arbeitsmaschine)-Energie entzogen (Kraftmaschine) Der Arbeitsraum ändert sich nicht wie bei Kolbenmaschinen
  • Kreiselpumpe Bei Kreiselpumpen erfolgt dies indem mechanische Arbeit  durch die Fliehkraft und Umlenkung des Mediums in den Schafelrädern übertragen wird.
  • Aufgaben von Pumpen Heben von Flüssigkeiten Erhöhen des Drucks Erhöhen der Geschwindigkeit
  • Aufgaben von Pumpen Heben vonn Flüssigkeiten Erhöhen des Drucks Erhöhen der Geschwindigkeit

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