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Übersicht und Berechnung von Motorenparametern
• Effektive Leistung Pe [kW]
• Indizierte Leistung Pi [kW]
• Taktzahl i [1]
• Drehzahl n [1/min]
• Hubraum VH [dm³]
• Drehmoment M [Nm]
• Hub s [mm]
• Bohrung D [mm]
• Pleuellänge l [mm]
25.09.2012 Belsőégésű Motorok Tanszék - Dr. Hanula, Barna 2
Zyklus- und spezifische Arbeit / Mitteldruck
• Zyklusarbeit
• Spezifische Energiedichte
• In der Motorentechnik verwendete Einheit:
• Spezifische Arbeit ≡ Mitteldruck
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𝑊𝑧𝑦𝑘𝑙 = 𝑀 𝑖 𝜋
𝑤𝑘𝐽
𝑑𝑚3 ≡ 𝑝𝑚 𝑀𝑃𝑎
𝑀 = 10³𝑃60
2𝜋𝑛
𝑤 =𝑖 𝜋
10³ 𝑉𝐻𝑀
Die indizierte Arbeit des Zyklus aus dem pV Diagramm
• Aus diesem Diagramm kann die indizierte Zyklusarbeit errechnet werden:
• Mit pmi bilden wir eine gleichwertige Ersatzfläche:
• Analog wird pme aus Pe gebildet
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𝑊𝑖,𝑧𝑦𝑘𝑙 = 𝑝𝑚𝑖𝑉𝐻
𝑊𝑖,𝑧𝑦𝑘𝑙 = 𝑊𝑎𝑏 −𝑊𝑧𝑢 = 𝑝𝑑𝑉
Kraftstoffverbrauch
Zeitbezogener Kraftstoffverbrauch • Die Verwendung der Kraftstoffmasse ist Vorteilhaft da der Heizwert der
meisten Kohlenwasserstoffe auf die Masse bezogen ähnlich ist.
• Die Verwendung des Kraftstoffvolumens ist auch weit Verbreitet da
flüssige Kraftstoffe fast immer in Volumeneinheiten verkauft werden
• Häufig verwendet bei Flugzeugen, Schiffen oder stationären / quasistationären Maschinen, also typischerweise bei Motoren mit gleichbleibender Last.
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𝐺 𝑡 𝑘𝑔
ℎ
𝑉 𝑡𝑑𝑚3
ℎ
Spezifischer Kraftstoffverbrauch
• Spezifischer Kraftstoffverbrauch dient dem objektiven Vergleich der Kraftstoffeffizienz unterschiedlicher Motoren
• Zugeführte Leistung
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𝑏𝑒 =𝐺 𝑡𝑃𝑒
𝑔
𝑘𝑊ℎ
𝑃𝑧𝑢 = 𝐺 𝑡𝐻𝑢
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Engine speed [rpm]
To
rqu
e [
Nm
]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
238241
245
250
260
270
290
320
360
400440
min.
242 g/kWhmin.240 g/kWhmin.
238 g/kWhmin.
240 g/kWhmin.
245 g/kWh
min.
280 g/kWh
Fuel consumption map engine: 0.9L 2-cylinder 2-valve engine
Engine tuned to peak power and peak
torque at 3500 rpm
Lower torque at lower rpm leads to
good fuel consumption in part load (less
throttling requirement)
Fuel consumption below 240 g/kWh in a
wide range
Praktische Verwendung des Verbrauchskennfeldes
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Wirkungsgrade
• Effektiver Wirkungsgrad
• Indizierter Wirkungsgrad
• Mechanischer Wirkungsgrad
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ηe =𝑃𝑒𝑃𝑧𝑢
ηi =𝑃𝑖𝑃𝑧𝑢
ηm =𝑃𝑒𝑃𝑖
Bestimmung der Hauptabmessungen eines VM
• Ausgangspunkt ist in der Regel ein bestimmtes Leistungsziel
• Wie bereits gelernt
• Aus diesen Beiden ergibt sich folgender Hauptzusammenhang der Motorenentwicklung
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𝑤 =𝑖𝜋
10³ 𝑉𝐻𝑀
𝑃 =𝑀𝜔
103=
𝑀
1032𝜋𝑛
60
𝑃 =2𝑉𝐻𝑤𝑛
60𝑖=𝑉𝐻𝑤𝑛
30𝑖
Kolbengeschwindigkeiten
• Der Weg des Kolbens in einer Minute (mittlere Geschwindigkeit)
• 𝑐𝑚 > 25𝑚
𝑠
• Die maximale Geschwindigkeit des Kolbens
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𝑐𝑚 =2𝑠
103𝑛
60
𝑐𝑚𝑎𝑥 =𝑠
2 ∙ 10³
2𝜋𝑛
601 + λ² λ =
s
2l
Die wichtigsten Eckdaten, die zuerst bestimmt werden müssen
a) w: spezifische Arbeit
b) cm: mittlere Kolbengeschwindigkeit
Diese werden aufgrund von
a) Erfahrung
b) Berechnungen
c) Hoffnungen
bestimmt
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