Motorkennzahlen - mtk.sze.hu Motorkennzahlen.pdf · 25.09.2012 Belsőégésű Motorok Tanszék - Dr. Hanula, Barna 8 . Wirkungsgrade • Effektiver Wirkungsgrad • Indizierter Wirkungsgrad

Verbrennungsmotoren

Motorkennzahlen

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]

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Zyklus- und spezifische Arbeit / Mitteldruck

• Zyklusarbeit

• Spezifische Energiedichte

• In der Motorentechnik verwendete Einheit:

• Spezifische Arbeit ≡ Mitteldruck


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


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.


𝐺 𝑡 𝑘𝑔

ℎ

𝑉 𝑡𝑑𝑚3

ℎ

Spezifischer Kraftstoffverbrauch

• Spezifischer Kraftstoffverbrauch dient dem objektiven Vergleich der Kraftstoffeffizienz unterschiedlicher Motoren

• Zugeführte Leistung


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


Wirkungsgrade

• Effektiver Wirkungsgrad

• Indizierter Wirkungsgrad

• Mechanischer Wirkungsgrad


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


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


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


HSDI DIESEL ENGINES Downsizing Limits


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