KFZ Technik Kapitel 3 - Antrieb

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Author:
jenzett
ID:
223094
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KFZ Technik Kapitel 3 - Antrieb
Updated:
2013-06-10 11:07:44
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Antrieb
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KFZ Antrieb
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  1. Wie ist das Funktionsprinzip des 4 Takt Ottomotors?
    • - 1. Takt: Hubkolben bewegt sich im Zylinder nach unten (bei geöffneten Einlassventilen) -> Luft/Kraftstoffgemisch ansaugen
    • - 2. Takt: Hubkolben bewegt sich nach oben(Ventile geschlossen) -> Verdichtung des Gemisches
    • - 3. Takt: Zünden/Arbeiten, das Gemisch wird durch Zündkerze fremdgezündet(Ventile zu) und durch die Expansion und den Druck der Explosion wird der Kolben nach unten gedrückt
    • - 4. Takt: Ausschieben, der Kolben bewegt sich nach oben (bei geöffneten Auslassventilen) und schiebt die Abgas aus dem Zylinder heraus
  2. Was muss der Kraftstoff bei Ottomotoren für Eigenschaften haben?
    - hohe Klopffestigkeit (hohe Oktanzahl, niedrige Cetanzahl) um spontane selbstentzündung zu  vermeiden
  3. Wie funktioniert der 4 Takt Dieselmotor?
    - so wie Ottomotor, nur dass der Kraftstoff sich durch die Verdichtung selbst entzündet, daher muss zündwilliger Krafttoff (niedrige Oktan, hohe Cetanzahl) verwendet werden
  4. Welche Arten der Kraftstoffvermischung mit der Luft gibt es bei Dieselmotoren?
    • - Direkteinspritzung in verdichtete Luft
    • - Wirbel/Vorkammer vermischung
  5. Warum ist die mögliche Drehzahl bei Dieselmotoren begrenzt?
    -> durch den Zündverzug zwischen der Einspritzung des Kraftstoffs und der Selbstzündung von ca. 1ms
  6. Wie wird bei Dieselmotoren die Leistung reguliert?
    Durch die Einspritzmenge des Kraftstoffes
  7. Wie ändert sich bei Dieselmotoren die Luftmenge?
    Gar nicht, nur die Kraftstoffmenge wird variiert
  8. Was passiert bei einem kalten Dieselmotor und was sind die Folgen?
    -> durch niedrige Temperaturen kommt es zu späterer Zündung, dadurch zu "harter Verbrennung", bei Selbstzündung verdampfter Kraftstoff verbrennt schlagartig

    -> Folge: laute Geräusche
  9. Wie ist die Gemischbildung bei Otto-Motoren und welchen Einfluss hat dies auf die Leistungssteuerung?
    • - in der Regel homogen, λ ~ 1
    • -> Leistungsregelung über Gemischmengenzuführung -> durch Drosselklappe im Einlasskanal/Einlassventilsteuerung
  10. Was ist der Mitteldruck?
    -> Die auf das Hubvolumen bezogene Arbeit je Arbeitsspiel = speizifische Arbeit
  11. Welche Arten von Mitteldruck gibt es?
    • -mittlerer indizierter Druck pmi
    • - effektiveer Mitteldruck pme
  12. Was ist der  mittlere indizierte Mitteldruck?
    ->die Nutzarbeit minus der Gaswechselarbeit
  13. Was ist der effektive Mitteldruck?
    -> der indizierte Mitteldruck minus Druckverluste durch Motorreibung
  14. Was ist die indizierte Motorleistung?
    Die Leistung des Motors nach Gaswechselarbeit, aber ohne Reibungsverluste
  15. Was ist die effektive Motorleistung?
    • Die vom Motor am Schwungrad abgegebene Leistung
    • -> indizierte Leistung minus Reibungsverluste
  16. Welche Reibungsverluste treten im Motor auf?
    • -mechanische Verluste durch Relativbewegung
    • -aerodynamische/hydraulische Verluste
    • -Verlust durch Antrieb von Steuerung/Hilfsaggregaten
  17. Wie setzt sich der effektive Wirkungsgrad des Motors zusammen?
    • - Brennstoffumsetzungswirkungsgrad (unvollständige Verbrennung)
    • -Innerer Wirkungsgrad (thermischer Gesamtprozess)
    • -mechanischer Wirkungsgrad (mechanische Verluste)
  18. In welche Arten von Energie wird die  chemische Kraftstoffenergie umgewandelt?
    • - Abgaswärme
    • - Wärmeverluste (Kühlung etc.)
    • - Ladungsverluste/Reibung im Motor
    • - Trägheitsverluste
    • - Nebeaggregate
    • - Überwindung Fahrwiderstände (nur etwa 10%)
  19. Was für Nebenaggregate gibt es?
    • - Ölpumpe
    • - Kühlmittelpumpe
    • - Lenkhilfepumpe
    • - Generator
    • - Kühler-Lüfter
    • - Klimakompressor
  20. Was ist der Schichtladebetrieb mit Doppel-Aufladung?
    • -> Bezeichnet Verfahren zur Benzin Direkt-Einspritzung
    • -> dadurch Schichtladebetrieb -> fettes Gemisch an Zündkerze, mageres im Restzylinder -> bessere thermodynamische Vorraussetzungen

    -> Doppelaufladung mit Kompressor/Turbo zur Erhöhung des Drehmoments
  21. Welche Doppelaufladungsmöglichkeiten gibt es?
    • -Kompressor / Turbo
    • -Registeraufladung: kleiner/großer Turbolader in Reihe/Parallel geschaltet
    • -Bi-Turbo: konventionell:je einen kleinen Turbolader pro Motorhälfte
    • -Bi-Turbo: Sequentiell: ein kleiner Turbo bei niedrigen Drehzahlen, ein großer bei hohen Drehzahlen
  22. Welche Zusammensetzung hat das Abgas von Verbrennungsmotoren?
    • - CO2
    • - CO
    • - NOx (Stickoxide)
    • - HC (Kohlenwasserstoffe)
  23. Welche Maßnahmen verringern den Schadstoffausstoß?
    • - CO2 -> allgemeine Verbrauchsabsenkung
    • - Eingriff in das Motormanagement (Gemisch, Zündzeitpunkt)
    • - Optimierung der Steuerzeiten
    • - Abgasrückführung

    • Motorexterne Maßnahmen:
    • -Sekundärlufteinblasung zur Nachverbrennung
    • - Verwendung Katalysator
  24. Wie funktioniert ein 3-Wege-Katalysator?
    • -Bei Luftüberschuss im Motor entsteht NOx , bei Luftmangel CO
    • -> beide werden wenn sie entstehen im Katalysator zwischengespeichert und können im Idealfall zu N2 und CO2 reagieren
  25. Wie funktioniert der Wankelmotor?
    - Dreieckskolben rotiert in einem Gehäuse und führt dabei die 4 Takte eines Hubkolbenmotors aus
  26. Was sind Vor/Nachteile des Wankelmotors?
    • + keine freien Massenkräfte, voll ausgleichbar
    • + kompakte Bauweise
    • + keine Ventile nötig (Steuerung über Kolben)
    • + keine Bewegungsumformung (Translation - Rotation)
    • + günstiger Drehkraftverlauf

    • - ungünstige Brennraumform
    • - begrenztes Verdichtungsverhältnis
    • - Mehr Verbrauch/Emissionen/Ölbedarf
    • - thermische Asymetrie im Gehäuse
    • - Abdichtung Schwierig
  27. Was sind die Vorteile eines Elektroantriebs?
    • + hoher Wirkungsgrad
    • + keine direkten Emissionen
    • + geringes Laufgeräusch
    • + hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen
    • + Mögliche Energierückgewinnung beim Bremsen
  28. Was sind die Nachteile eines Elektromotors?
    • - schwierige Energiespeicherung (Energiedichte gering)
    • - Ladezeit
    • - schlechter Wirkungsgrad (durch im Kraftwerk erzeugten Strom, Transport, Aufladen etc.)
  29. Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?
    • -> Umwandlung chemische in elektrische Energie
    • -> Wasserstoff an der Anode, Sauerstoff an der Kathode, Membran zwischen A/K lässt nur H+ Ionen durch, die Elektronen bleiben  zurück -> Spannungspotenzial zwischen A und K
  30. Welche Vorteile haben Hybridfahrzeuge?
    • + hohe Energiedichte durch VKM
    • + Bremskraftrückgewinnung durch E-Motor
  31. Welche Unterformen von Hybridantriebsystemen gibt es?
    • - paralleler Hybrid
    • - serieller Hybrid
    • - Mischhybride
  32. Wie funktioniert ein serielles Hybridsystem?
    -VKM treibt Generator an, erzeugt Strom für E-Motor (Reihenschaltung)

    Bsp. Fisker Karma
  33. Wie funktioniert ein paralleler Hybrid?
    - VKM und E-Motor sind beide über dieselbe Achse mit Antriebsstrang verbunden, können einzeln oder Zusammen Antriebsleistung erzeugen

    Bsp. Honda Civic Hybrid
  34. Wie funktioniert ein Leistungsverzweigter/Mischhybrid?
    • - Vereinung von seriellen und parallelen Hybrideigenschaften: Planetengetriebe verbindet VKM, Generator, E-Motor
    • -> Antrieb erfolt je nach Anforderung nur über VKM, E-Motor oder gleichzeitig

    -> Bsp. Toyota Prius
  35. Welche Alternativen Kraftstoffe gibt es für den Ottomotor?
    • - Ethanol
    • - LPG / CNG
    • - Wasserstoff
  36. Welche Alternativen Kraftstoffe gibt es für Dieselmotoren?
    • - Pflanzenöl
    • - Raps-Methyl-Ester
    • - Sunfuel/Biomass-to-Liquid
  37. Welche Vor/Nachteile hat Ethanol?
    • + biologisch Abbaubar
    • + Nachwachsend

    • - Bodenbelastung durch Düngung etc
    • - keine Schadstoffverringerung
    • - ethisch -> "Verbrennung von Nahrung"
  38. Welche Vor/Nachteile hat CNG/LPG?
    • + Erdgasreserven > Erdölreserven
    • + sehr niedrige Emissionen
    • + Sicherheitsstandards wie Benzin

    • - Kraftstoffspeicher erhöhen Gewicht
    • - dünnes Tankstellennetz
    • - reduzierte Reichweite
  39. Welche Vor/Nachteile hat H2?
    • + Verwendung von angepassten Hubkolbenmotoren
    • + Emission: Wasserdampf

    • - Gewinnung von H2 aus fossilen Energieträgern
    • - Weniger Leistung
    • - Schwere Tanks, aufwendige Betankung
  40. Welche Vor/Nachteile hat Pflanzenöl?
    • + keine Veresterung wie bei RME nötig
    • + CO2 Neutral

    • - niedrige Cetanzahl
    • - höhere Viskosität
    • - ethisch -> Nahrungsmittel
  41. Vor/Nachteile von Raps-Methyl-Ester
    • + Verwendung Dieselmotor
    • + Verbesserung CO2 Bilanz ggü. Diesel

    • - aufwändige Veresterung mit fossilen E.
    • - Aggressiver Kraftstoff greift Dichtungen etc an
    • - Problematisch mit Partikelfilter
    • - kaum Freigaben für Fahrzeuge
    • - nur die Frucht von Nutzpflanzen wir benutzt -> höher Flächenverbrauch
    • - ethisch -> Nahrungsmittel
  42. Vor/Nachteile von Sunfuel/BTL
    • + Cetanzahl höher als Diesel
    • + Schwefel, aromaten frei
    • + Nutzung von Bioabfällen
    • + flüssiger Zustand -> nutzbarkeit von Tanksystemen

    - hohe Kosten

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