Steuerdiagramm

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Steuerdiagramme in Polardarstellung.jpg

VIERTAKTMOTOR - ZWEITAKTMOTOR


Aufgabe


Das Steuerdiagramm zeigt, wann die Einlass-und Auslassventile in Grad Kurbelwinkel jeweils öffnen und schließen.


Funktion


Am Steuerdiagramm kann man deutlich die Motorcharakteristik erkennen. Bei einem Motor, der bei relativ geringer Drehzahl sein höchstes Drehmoment und seine höchste Leistung erreicht, liegen die Punkte Eö (Einlass öffnet), Es (Einlass schließt), Aö (Auslass öffnet) und As (Auslass schließt) nahe beim oberen (OT) bzw. unteren Totpunkt (UT):


Es gibt einen Überblick über die Steuerwinkel der Ventile und die Ventilüberschneidung


Dazu trägt man die Öffnungs- und Schließwinkel des Einlass- und Auslassventils in Grad der Kurbellwellenumdrehungen auf. Die Öffnungswinkel der Ventile und die Form der Steuerungsnocken werden durch Versuche für jeden Bautyp so festgelegt, dass der Motor die bestmögliche Leistung abgibt. Da dies über den gesamten Drehzahlbereich nicht möglich ist, werden Motoren mit verstellbaren Einlassnockenwellen ausgerüstet. Die Öffnungs- und Schließwinkel der Einlassventile können um einen bestimmten Verstellwinkel verändert werden (Variable Steuerzeiten). Die Steuerwinkel der einzelnen Motoren weichen voneinander ab, so dass es für jeden Motor ein eigenes Steuerdiagramm gibt. In der Regel sind die Winkel vom Öffnen bis zum Schließen der Ventile umso größer, je höher die Betriebsdrehzahl des Motors ist.


Ottomotor, Dieselmotor

Eö max. 40° v. OT max. 30° v. OT Es max. 60° n. UT max. 60° n. UT Aö max. 60° v. UT max. 30° v. UT As max. 40° n. OT max. 30° n. OT


Symmetrisches Steuerdiagramm

Die Winkel Eö vor OT und As nach OT sind gleich groß, ebenso die Winkel Aö vor UT und Es nach UT.


Unsymmetrisches Steuerdiagramm

Eines der beiden Winkelpaare ist ungleich.


Bei sehr sportlichen Motoren oder gar Rennmotoren können deutlich höhere Werte auftreten. Die Ventile sind länger geöffnet, die Ventilüberschneidung zwischen Eö und As ist größer. Moderne Motoren haben Nockenwellen-Verstellung. Hier lassen sich nur Bereiche für Eö, Es, Aö und As angeben. Das Steuerdiagramm verliert an Bedeutung.


Zündzeitpunkt

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Die Zündung erfolgt, bevor der Kolben OT erreicht, d.h. wenn er sich noch aufwärts bewegt und verdichtet. Die Verbrennung braucht eine gewisse Zeit, um sich auszubreiten, das ist dann erreicht, wenn der Kolben wirklich OT erreicht hat. Dann expandieren die Verbrennungsgase wirklich und drücken den Kolben nach unten. Die Zeit, die die Verbrennung braucht, um sich auszubreiten, ist immer gleich, die Geschwindigkeit des Kolbens aber nicht - je höher die Drehzahl, desto schneller bewegt er sich, d.h. die Zeit zwischen Zündzeitpunkt und OT wird immer kürzer. Würde jetzt bei niedrigen Drehzahlen zu früh gezündet, wäre die Verbrennung bereits in vollem Gange, bevor der Kolben OT erreicht hat. Er müsste GEGEN den Druck der Verbrennungsgase nach oben gehen. Leistungsverlust und Schäden am Motor wären die Folge. Setzt die Verbrennung bei hohen Drehzahlen zu spät ein, verbrennt das Gemisch nicht vollständig, also wieder Leistungsverlust und erhöhte Abgaswerte, weil unverbranntes Gemisch in den Auspuff gelangt.

Kerze-1-.jpg



Ventilüberschneidung

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Aufgabe

Durch frühes Öffnen des Einlassventils und durch spätes Schließen des Auslassventils die Füllung des Zylinders mit reiner Luft (Dieselmotor) oder mit Kraftstoff-Luft-Gemisch (Ottomotor) und die Abfuhr der Altgase zu verbessern oder bewusst zu verringern.


Funktion

Ventilüberschneidung ist die Summe der Winkel von dem Öffnen des Einlassventils vor OT und dem Schließen des Auslassventils nach OT. Wenn der Kolben zwischen dem im 4. Takt (Ausstoßen) und dem 1. Takt (Ansaugen) auf OT steht, sind beide Ventile offen. Abgas und Frischgas können ihre Bewegungsenergien austauschen. Dadurch verlässt das Altgas vollständiger den Zylinder und das Frischgas füllt ihn besser. Da es sich hier kurzzeitig um einen offenen Gaswechsel handelt, funktioniert das nur optimal in dem Drehzahlbereich des höchsten Drehmoments. Je höher die Nenndrehzahl eines Motors, desto größer die Ventilüberschneidung. Sie kann (bezogen auf die Kurbelwelle) bei Rennmotoren bis zu 180° betragen.

Durch verstellbare Nockenwellen kann man die Ventilüberschneidung den einzelnen Drehzahlbereichen anpassen. Hier wird Ventilüberschneidung auch zur "inneren" Abgasrückführung benutzt.



1.Welche Aufgabe hat Steuerdiagramm?

2.Was versteht man unter symmetrischen Steuerdiagramm?

3.Was versteht man unter Ventilüberschneidung?

4.Wann erfolgt die Zündung?

Antworten

1. Quelle:[1]

2. Quelle:[2]

3. Quelle:[3]

Konstantin