Golloch R. Downsizing bei Verbrennungsmotoren: Ein wirkungsvolles Konzept zur Kraftstoffverbrauchssenkung

Подождите немного. Документ загружается.

2.1 Einzelprozesse motorischer Energiewandlung 35

(sog. Nachladeeffekt). Wird das Einlassventil genau dann geschlossen, wenn die-

ser Druck am höchsten ist, liegt maximale Zylinderfüllung vor. Bei niedrigen

Drehzahlen muss ES dem entsprechend früher gelegt werden. Bei variablen Ven-

tilsteuerungen kann über die Steuerzeit ES die Zylinderfüllung bestimmt werden,

und es ist ein drosselfreier Motorbetrieb möglich. Das Einlassventil wird genau

dann geschlossen, wenn sich die gewünschte Gemischmenge im Zylinder befin-

det. Dabei wird das Ventil entweder sehr früh geschlossen (FES) oder erst wäh-

rend des Kompressionshubes (SES), vergl. Abschn. 4.2.2. Da die Drosselklappe

vollständig geöffnet ist, sinkt die Ladungswechselarbeit deutlich ab. Bei FES

besteht jedoch die Gefahr unzureichender Ladungsbewegung und damit langsamer

Verbrennung sowie Kraftstoffkondensation aufgrund des erzeugten Unterdruckes

während der Abwärtsbewegung des Kolbens.

Neben der Lage der Ventilsteuerzeiten haben auch die Ventilerhebungskurven

einen deutlichen Einfluss auf den Ladungswechsel. Im Hinblick auf geringe Aus-

schiebe- und Ansaugarbeit sollten durch die Ventile möglichst schnell große

Querschnitte freigegeben werden. Mehrventiltechnik bietet hier Vorteile gegen-

über stark konturierten Nockenwellen, da letztere zu hohen Beschleunigungskräf-

ten im Ventiltrieb führen.

Kenngrößen des Ladungswechsels

Zur Beschreibung des Ladungswechsels von Verbrennungsmotoren werden unter-

schiedliche Kenngrößen verwendet. Grundlage dieser Größen sind die Verhältnis-

se der Massen innerhalb der jeweiligen Systemgrenzen. Abb. 2.19 veranschaulicht

schematisiert die Massenaufteilung der Gasphasen im Ansaugkanal, innerhalb des

Zylinders und im Abgaskanal. Die in den Zylinder einströmende Ladungsmasse

setzt sich aus der Frischladung und der während der Ventilüberschneidungsphase

in den Abgaskanal strömenden Spülmasse zusammen:

SpülFrein

mmm 

(2.24)

Innerhalb des Zylinders verbleibt nach dem Schließen des Einlass- und des

Auslassventils die Frischladungsmasse sowie der als Restgas bezeichnete Anteil

des Abgases aus dem vorangegangenen Arbeitsspiel:

RGFrZyl

mmm 

(2.25)

Die Gasmasse im Auslasskanal setzt sich wiederum aus den verbrannten Abga-

sen und der Spülmasse zusammen:

SpülVGaus

mmm 

(2.26)

Zur Charakterisierung des Ladungswechsels verwendet man überwiegend die

dimensionslosen Kenngrößen Luftaufwand

und Liefergrad Ȝ

. Auf die weniger

gebräuchlichen Kenngrößen Fanggrad und Spülgrad soll hier nicht eingegangen

werden.

36 2 Energieumsetzung im Verbrennungsmotor

Abb. 2.19. Massenaufteilung der Gasphasen im Zylinder und in den Ladungswechselkanä-

len

Der Luftaufwand beschreibt das Verhältnis der durch die Einlassventile geför-

derten Frischladungsmasse zu der theoretisch möglichen Ladungsmasse. Dabei ist

bei der theoretischen Ladungsmasse ein geeigneter Bezugszustand zu wählen, der

durch die Zustandsgrößen Druck und Temperatur beschrieben wird. Dieser Be-

zugszustand kann beispielsweise der Zustand der Frischladung unmittelbar vor

dem Einlass sein. Wird der Umgebungszustand als Bezugszustand gewählt, so

kann der Luftaufwand bei aufgeladenen Motoren auch Werte größer eins anneh-

men. Im Gegensatz zu luftansaugenden Motoren muss bei gemischansaugenden

Motoren neben der Luftmasse auch die Brennstoffmasse berücksichtigt werden.

ein ein

th th h



(2.27)

Der Liefergrad kennzeichnet das Verhältnis von der im Zylinder tatsächlich

vorhandenen Frischladung nach Abschluss des Ladungswechsels zur theoretischen

Ladungsmasse und beschreibt damit den Erfolg des Ladungswechsels.

yl Zyl

th th h



(2.28)

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass es auch beim Liefergrad Unter-

schiede zwischen luft- und gemischansaugenden Motoren gibt. Die im Zylinder

verbleibende Ladungsmasse besteht entweder nur aus Luft oder aus Luft und

Brennstoff. Die Berechnung erfolgt daher ähnlich wie die Berechnung des Luft-

aufwandes.

Zur Ermittlung der bei der Verbrennung von Kraftstoffen freigesetzten Wär-

memenge ist die Kenntnis des unteren Heizwertes

erforderlich. Neben dem

Heizwert, der ebenso wie der Mindestluftbedarf eine rein kraftstoffspezifische

Größe ist, verwendet man häufig den sogenannten Gemischheizwert

, der die

mit dem Brennstoff zugeführte Energie auf das Gemisch- oder Luftvolumen be-

2.1 Einzelprozesse motorischer Energiewandlung 37

zieht. Der Gemischheizwert für gemischansaugende Motoren H

G,G

und luftansau-

gende Motoren

G,L

berechnet sich wie folgt:

min

Bu BuG uG

GBL

mH mH H

VmmL

 



(2.29)

min

Bu BuL uL

mH mH H

Vm L





(2.30)

Abbildung 2.20 stellt die Abhängigkeiten des Gemischheizwertes beispielhaft

für den Dieselmotor (luftansaugend) in Abhängigkeit des Luftverhältnisses und

bei unterschiedlichen Ladedrücken dar.

Abb. 2.20. Gemischheizwert für Diesel in Abhängigkeit des Luftverhältnisses und des

Luftdruckes

Der Gemischheizwert beinhaltet neben den rein kraftstoffspezifischen Größen

und L

min

auch Aussagen über den Zustand der Luft bzw. des Gemisches und

über die insgesamt zugeführte Luftmenge. Mit zunehmender Dichte der Luft, die

nach dem idealen Gasgesetz durch die Zustandsgrößen Druck und Temperatur

sowie durch die spezifische Gaskonstante beschrieben werden kann, und abneh-

mendem Luftverhältnis steigt der Gemischheizwert an.

Der Gemischheizwert bestimmt direkt den Mitteldruck und damit das Dreh-

moment des Motors. Ausgehend von der Berechnung der im Motor umgesetzten

Brennstoffenergie gilt der Zusammenhang

emehimBu

WpV mH

 

(2.31)

Wird Gl. 2.31 nach

aufgelöst, die zugeführte Brennstoffenergie m

ǜH

durch den Gemischheizwert

und das Zylinderhubvolumen durch den Luftauf-

wand ausgedrückt, so ergibt sich für den effektiven Mitteldruck die Beziehung

38 2 Energieumsetzung im Verbrennungsmotor

aGmime

OKK



(2.32)

Betrachtet man den Idealfall, bei dem keine Verluste durch die Verbrennung

und den Ladungswechsel sowie keine Reibungsverluste auftreten, entspricht der

maximal mögliche Mitteldruck dem Gemischheizwert.

Gasdynamische Effekte

Infolge der periodischen Anregung durch den Kolben treten im Ansaug- und Ab-

gassystem gasdynamische Vorgänge auf, die bei entsprechender Systemabstim-

mung gezielt zur Steigerung der Effektivität des Ladungswechsels und damit zur

Steigerung des Drehmomentes genutzt werden können. Ansaugseitig können Re-

sonanz- oder Schwingrohreffekte verwertet werden.

Der während der Abwärtsbewegung des Kolbens verursachte Unterdruck er-

zeugt eine Druckwelle, die entgegen der Strömungsrichtung zum offenen An-

saugrohrende läuft und dort reflektiert wird. Auf diese Weise entsteht eine Über-

druckwelle, die sich in Strömungsrichtung ausbreitet und bei rechtzeitigem

Schließen des Einlassventils die Zylinderfüllung erhöht. Die den Schwingrohref-

fekt bestimmende Größe ist die Länge des Saugrohres, da sich die Druckwelle

innerhalb des Saugrohres mit Schallgeschwindigkeit ausbreitet. Für jede Drehzahl

gibt es daher eine bestimmte Saugrohrlänge, für die der Luftaufwand maximal

wird. Während bei hohen Drehzahlen eine kurze Saugrohrlänge erwünscht ist,

führt bei niedrigen Drehzahlen ein langes Rohr zu einer besseren Zylinderfüllung.

Um den Schwingrohreffekt nutzen zu können, verfügen reale Motoren daher ent-

weder über Stufenschaltsaugrohre oder neuerdings auch über stufenlos einstellbare

Saugrohrlängen. Abb. 2.21 zeigt schematisiert die Drehmomentverläufe eines

Motors mit zweistufigem Schaltsaugrohr.

Abb. 2.21. Drehmomentverläufe eines Motors mit zweistufigem Schaltsaugrohr

Da die Wellenlaufzeiten von der Saugrohrlänge, die Druckamplituden jedoch

von dem Saugrohrdurchmesser abhängen, können im Sinne hoher Liefergrade

auch die Durchmesser drehzahlabhängig angepasst werden. Bei Mehrventilmoto-

ren kann dies durch Kanalabschaltung erfolgen, indem im unteren Kennfeldbe-

2.1 Einzelprozesse motorischer Energiewandlung 39

reich des Motors nur der Primärkanal aktiviert ist. Ein weiterer Vorteil der Kanal-

abschaltung ist die Realisierung einer gezielten Ladungsbewegung zur Verbesse-

rung der Gemischaufbereitung und Verbrennung. Dies gilt insbesondere dann,

wenn der Motor mager oder mit hohen Abgasrückführraten betrieben werden soll.

Zur Realisierung einer Steigerung des Luftaufwandes durch den Resonanzef-

fekt wird ein schwingungsfähiges Behälter-Rohr-System benötigt. Dabei erzeugen

die einzelnen Zylinder über kurze Saugrohre im Behälter eine Druckschwingung,

die innerhalb der Einlassphase zu einer Drucksteigerung des einströmenden

Frischgases führt. Die Druckamplituden besitzen ein Maximum, wenn die Anre-

gung mit der Eigenfrequenz des Schwingungssystems erfolgt. Damit lässt sich

z.B. der Drehmomentverlauf im unteren Drehzahlbereich positiv beeinflussen.

Ladungsbewegung

Die gezielte Steuerung einer intensiven und hochturbulenten Strömung innerhalb

des Brennraumes bestimmt die Gemischbildung, die Verbrennung sowie den

Wandwärmeübergang und stellt damit ein bedeutendes Werkzeug dar, um die

Anforderungen an Verbrennungsmotoren hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und

Schadstoffemissionen erfüllen zu können. Die gilt in besonderem Maße für Hoch-

lastkonzepte, da hier große Gemischmassen in relativ kleinen Brennräumen inner-

halb sehr kurzer Zeit umgesetzt werden sollen. Darüber hinaus sind moderne

Brennverfahren ohne eine gezielte Ladungsbewegung praktisch gar nicht darstell-

bar. Der Begriff Ladungsbewegung bezeichnet das Strömungsfeld im Brennraum,

welches von vielen Einflussgrößen bestimmt wird. Das Strömungsfeld seinerseits

besteht aus einer globalen, gerichteten Makroströmung und zahlreichen, ungerich-

teten Mikroturbulenzen. Zu der Makroströmung zählen die Ladungsbewegungs-

formen Tumble, Drall (Swirl) und Quetschströmung (Squish). Die schematische

Darstellung in Abb. 2.22 verdeutlicht die Unterschiede.

Abb. 2.22. Formen der Ladungsbewegung (schematisch)

40 2 Energieumsetzung im Verbrennungsmotor

Während die Quetschströmung ausschließlich durch die Brennraum- und Kol-

bengeometrie während der Kompressionsphase erzeugt wird, erfolgt die Generie-

rung von Drall- und Tumbleströmung in der Regel außerhalb des Brennraumes

durch spezielle Formgebung oder Deaktivierung einzelner Einlasskanäle sowie

durch Ansteuerung geeigneter Elemente (Klappen) innerhalb der Kanäle und be-

ginnt damit bereits während der Ansaugphase. Die Vorteile einer gezielten La-

dungsbewegung lassen sich wie folgt zusammenfassen:

x Vermeidung von Wandkontakt des flüssigen Kraftstoffes bei Moto-

ren mit Direkteinspritzung

x Intensivierung von Gemischbildung und –homogenisierung

x Beschleunigung des Verbrennungsablaufes bzw. Verkürzung der

Brenndauer

x Darstellung hoher Restgasverträglichkeit (Ottomotoren)

x Verbesserung der Abmagerungsfähigkeit und Verringerung zykli-

scher Schwankungen (Ottomotoren)

Nachteilig wirken sich jedoch der Energiebedarf zur Erzeugung der Ladungs-

bewegung (Reduzierung der Zylinderfüllung) sowie der durch die Turbulenzen

verbesserte Wandwärmeübergang (Erhöhung der Wandwärmeverluste) aus. Dem-

nach sollte nur so viel Ladungsbewegung wie nötig erzeugt werden.

Tumble-Strömung

Der Tumble bezeichnet eine Ladungsbewegung senkrecht zur Zylinderlängsachse

und stellt somit ein walzenförmiges Strömungsfeld innerhalb des Brennraumes

dar. Bei Mehrventilmotoren ist diese Strömung vergleichsweise einfach zu reali-

sieren, eine stark ausgeprägte Tumble-Strömung erfordert jedoch geeignete Ein-

bauten wie z.B. Klappen innerhalb des Ansaugkanals oder Schirmventile bzw.

Maskierungen im Ventilbereich.

Nach Ausbildung der Tumble-Strömung im Ansaughub wird der walzenförmi-

ge Wirbel im Verlauf der Kompression zunehmend verformt und löst sich in viele

kleine Turbulenzen auf, sodass am Ende der Kompression ein hochturbulentes

Strömungsfeld vorliegt, welches sehr gute Voraussetzungen für Gemischbildung

und Verbrennung bietet. Zur Beschreibung der Tumble-Intensität wird vereinfa-

chend eine sogenannte Tumble-Zahl definiert, die das Verhältnis von Winkelge-

schwindigkeit der Ladungsbewegung und Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle

angibt und einen wichtigen Kennwert für die Beurteilung der Strömungseigen-

schaften von Einlasskanälen darstellt. Zur Messung der Tumble-Zahl dienen stati-

onäre Strömungsversuche mit einem Flügelrad im Zylinder oder mit einem Dreh-

impulsmeter. Die Tumble-Strömung wird hauptsächlich bei Ottomotoren einge-

setzt.

Drall-Strömung

Bei dieser Strömungsform rotiert die Ladung um die Zylinderlängsachse. Hervor-

gerufen wird die Drall-Strömung entweder durch einen sogenannten Tangential-

kanal, der die Ansaugluft tangential zur Zylinderwand zuführt, oder durch einen

spiralförmig gewundenen Einlasskanal (Spiralkanal). Tangentialkanäle sind nur

2.2 Vergleichsprozesse 41

bei Mehrventilmotoren einsetzbar, benötigen einen Mechanismus zur Deaktivie-

rung eines Kanals (Kanalabschaltung) oder eines Ventils und erfordern damit

einen erhöhten konstruktiven Aufwand. Bei einem variablen Drall, der durch Zu-

und Abschalten von Einlasskanälen erzeugt wird, können bei niedrigen Drehzah-

len ausgeprägte Drallströmungen mit dem Ziel einer guten Gemischaufbereitung

und bei hohen Drehzahlen im Interesse hoher Zylinderfüllungen geringe Ladungs-

bewegungen generiert werden.

Die Einsatzgebiete der Drall-Strömung sind in erster Linie DI-Dieselmotoren,

aber auch Ottomotoren (speziell Magerkonzepte). Analog zur Tumble-Zahl lässt

sich eine Drall-Zahl definieren, die ebenfalls das Verhältnis der Winkelgeschwin-

digkeiten von Drall-Strömung und Kurbelwelle angibt. Im Gegensatz zur Tumble-

Strömung bleibt die Drall-Bewegung trotz Reibung an den Brennraumwänden und

Dissipation während der Kompression, Verbrennung und Expansion weitgehend

erhalten. Bei Motoren mit ausgeprägten Kolbenmulden wird die Zylinderladung

im Verlauf der Kompression infolge der Quetsch-Strömung zunehmend in die

Mulde gedrängt (der Radius des Drallwirbels und damit das Trägheitsmoment

sinkt), sodass die Winkelgeschwindigkeit durch die näherungsweise Drehimpuls-

erhaltung deutlich erhöht wird.

Quetsch-Strömung

Motoren mit Dachbrennraum oder Kolbenmulde erzeugten während der Kompres-

sion im Bereich des oberen Totpunktes eine nach innen gerichtete Strömung, die

sogenannte Quetsch-Strömung. Diese wird dadurch hervorgerufen, dass das

verbleibende Brennraumvolumen bzw. das Kompressionsvolumen zu einem Groß-

teil durch die Mulde dargestellt wird und der Kolben in den Randbereichen des

Zylinders einen sehr geringen Abstand zum Zylinderkopf aufweist. Die aus diesen

Randbereichen verdrängte Zylinderladung erfährt somit eine konzentrische Strö-

mung. Im weiteren Verlauf der Kolbenbewegung kommt es nach OT zu einer

Richtungsumkehr der Strömung.

42 2 Energieumsetzung im Verbrennungsmotor

2.2 Vergleichsprozesse

Vergleichsprozesse beschreiben auf sehr anschauliche Weise, jedoch unter stark

vereinfachenden Annahmen, den realen Motorprozess sowie die Wirkung zahlrei-

cher Einflussgrößen. Da der Arbeitsprozess des Verbrennungsmotors in einem

weiten Druck- und Temperaturbereich abläuft und chemische Stoffumwandlungen

infolge Verbrennung stattfinden, können die Ergebnisse nur eine grobe Näherung

sein. Tendenzen werden jedoch größtenteils richtig wiedergegeben. Wichtige

Kenngrößen, wie z.B. der Wirkungsgrad oder der Mitteldruck können – insbeson-

dere bei hohem Luftüberschuss – relativ gut abgeschätzt werden. Die Vergleichs-

prozesse sind daher geeignet, um ein grundlegendes Verständnis über die Ther-

modynamik des Verbrennungsmotors zu erhalten.

Grundsätzlich wird im Rahmen dieser modellhaften Vorstellung die Verbren-

nung durch eine Wärmezufuhr und der Ladungswechsel durch eine Wärmeabfuhr

ersetzt. Letzterer wird als verlustfrei vorausgesetzt und erfolgt im unteren Tot-

punkt. Infolge der Annahme adiabater Vorgänge findet kein Wärmeübergang

zwischen der Zylinderfüllung und den Brennraumwänden statt. In Verbindung mit

einer reibungsfreien Betrachtung ergeben sich hieraus isentrope Zustandsänderun-

gen. Hinsichtlich des Arbeitsgases wird entweder mit konstanter Zusammenset-

zung und konstanten Wärmekapazitäten (geschlossene Kreisprozesse) oder mit

temperatur- und druckvarianten Stoffgrößen gerechnet (z.B. vollkommener Mo-

tor). Abgesehen vom Carnot-Prozess, der sich trotz seines hohen Wirkungsgrades

aufgrund isothermer Kompressions- und Expansionsvorgänge sowie geringen

Mitteldrücken nicht realisieren lässt und hier nicht betrachtet werden soll, haben

der Gleichraum-Prozess, der Gleichdruck-Prozess und der Seiliger-Prozess hin-

sichtlich der Vergleichbarkeit mit Hubkolben-Verbrennungsmotoren Bedeutung

erlangt. Während der Gleichraum-Prozess die Verhältnisse bei der ottomotori-

schen Verbrennung annähert, ist die Verwendung des Seiliger-Prozesses zur Ap-

proximation der dieselmotorischen Verbrennung möglich.

Alle geschlossenen Vergleichsprozesse sind innerlich reversibel und verwenden

ideales Gas mit konstanten Stoffgrößen (perfektes Gas). Diese Stoffgrößen sind

jedoch grundsätzlich von der Zusammensetzung des betrachteten Gases abhängig

und können somit in einem begrenzten Bereich variieren. Sie haben jedoch einen

beträchtlichen Einfluss auf die thermischen Prozessgrößen sowie auf Wirkungs-

grad und Mitteldruck.

Der thermodynamische oder thermische Wirkungsgrad der geschlossenen

Kreisprozesse lässt sich aus den Gesetzmäßigkeiten des idealen Gases berechnen.

Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von innerer Arbeit und zugeführter Wärme.

Da grundsätzlich nur Wärmemengen übertragen werden, gilt:

abzu

W 

(2.33)

2.2 Vergleichsprozesse 43

Das Verdichtungsverhältnis hat auf Wirkungsgrad und Mitteldruck einen gro-

ßen Einfluss und entspricht dem Quotienten aus den sich zwischen den Totpunk-

ten aufgespannten maximalen und minimalen Brennraumvolumina

VV 

(2.34)

Der Isentropenexponent des verwendeten Gases bzw. Gasgemisches (die Zy-

linderladung) ist ebenfalls eine wichtige Größe und berechnet sich aus den spezifi-

schen Wärmekapazitäten des verwendeten Gases:



(2.35)

Grundsätzlich ergeben hohe spezifische Wärmekapazitäten einen niedri-

gen Isentropenexponenten und umgekehrt. Gase, die große Wärmemengen spei-

chern können, erwärmen sich nicht so stark und erfahren bei Kompression eine

geringere Drucksteigerung im Vergleich zu Gasen mit niedrigen Wärmekapazitä-

ten. Zylinderladungen mit hohen Isentropenexponenten setzen die durch die Wär-

mezufuhr bewirkte Drucksteigerung effektiver in Volumenänderungsarbeit um

und ermöglichen damit höhere Wirkungsgrade und Mitteldrücke. Den Vorteilen

stehen jedoch Nachteile z.B. bei der Stickoxidemission gegenüber, die ihrerseits

sehr stark vom Temperaturniveau bestimmt wird. Die Größe des Isentropenexpo-

nenten wird durch die Zusammensetzung und die thermischen Zustandsgrößen des

Arbeitsgases festgelegt und liegt bei Otto- und Dieselmotoren innerhalb der Gren-

zen von etwa 1,2-1,4.

Das Luftverhältnis beschreibt die Zusammensetzung des Arbeitsgases aus

Kraftstoff und Luft und hat deshalb auch einen direkten Einfluss auf den Isentro-

penexponenten. Bei steigenden Luftverhältnissen, also mageren Gemischen, sin-

ken die spezifischen Wärmekapazitäten und führen zu einer Steigerung

des Isentropenexponenten. Diese Abhängigkeit ist in Abb. 2.23 für den otto- und

dieselmotorischen Prozess für eine mittlere Temperatur dargestellt und zeigt, dass

ein magerer Motorbetrieb bereits ohne die Berücksichtigung von Wandwärmever-

lusten thermodynamisch günstiger ist als ein stöchiometrischer oder sogar un-

terstöchiometrischer Motorbetrieb.

Zur Berechnung des erreichbaren Mitteldruckes kann Gl. 2.32 verwendet wer-

den, wobei die vereinfachenden Annahmen für die geschlossenen Kreisprozesse

Berücksichtigung finden. Danach ist der Mitteldruck das Produkt aus Luftauf-

wand, Wirkungsgrad und Gemischheizwert. Durch Annahme eines vollständigen

und verlustfreien (keine Spül- und Drosselverluste) Ladungswechsels entspricht

der Luftaufwand dem Liefergrad, und für diesen gilt:





Zyl

VlVa

(2.36)

Damit folgt für die Berechnung des Mitteldruckes für die geschlossenen, inner-

lich reversiblen Kreisprozesse:

44 2 Energieumsetzung im Verbrennungsmotor

,,,

abzu

thVGVaVm





(2.37)

Abb. 2.23. Mittlerer Isentropenexponent in Abhängigkeit des Luftverhältnisses

Die dem Prozess zugeführte spezifische Wärme q

ist die auf die Masse des

Arbeitsgases bezogene gesamte zugeführte Wärmemenge:

Gas



(2.38)

Ersetzt man die Brennstoffmasse durch Gl. 2.13 und berücksichtigt, dass die

Gasmasse beim luftansaugenden Motor der Luftmasse und beim gemischansau-

genden Motor der Summe aus Brennstoff- und Luftmasse entspricht, so ist die

spezifische, zugeführte Wärme gleich dem Gemischheizwert dividiert durch die

jeweilige Ladungsdichte.

Lzu

min



(2.39)

Gzu

min



(2.40)

Aufgrund des geringen Kraftstoffanteils im Gemisch ändern sich die Stoffgrö-

ßen nur unwesentlich. Der Unterschied zwischen luftansaugendem und gemisch-

ansaugendem Motor ist deshalb – insbesondere bei hohem Luftüberschuss – meist

zu vernachlässigen. Auf Basis der kraftstoffspezifischen Kennwerte ist in

Abb. 2.24 die zugeführte Wärme in Abhängigkeit des Luftverhältnisses für den

otto- und dieselmotorischen Prozess dargestellt. Die auf die Masse der Ladung