Begründen Sie, warum ein Ottomotor größere

LVA 315.032
Weiterentwicklung des Ottomotors
Vorlesung
TU Wien
Weiterentwicklung des Ottomotors
LVA 315.032
Prof. Dr. Uwe D. Grebe,
AVL List GmbH, Graz, Österreich
Prüfungsfragen
Datei: 2013 Prüfungsfragen LVA 315.032.docx / Datum: 16-JN-2013 / Rev. 0
LVA 315.032
Weiterentwicklung des Ottomotors
Prüfungsfragen (Stand 16.6.2013)
1 Entwicklungsrandbedingungen
1. Beschreiben Sie die Anforderungen, die sich für die Motorkonstruktion aus
den Crash-Anforderungen für PKW ergeben.
2. Erläutern Sie die Auswirkungen der europäischen Gesetzgebung zur
Reduzierung der CO2 Emission auf die Fahrzeuge der nahen Zukunft. Was
versteht man unter einen Flottenverbrauch? Was bedeutet das für die
Technologie-Einführung bei Ottomotoren?
2 Verbrauchsreduzierung
1. Begründen Sie, warum ein Ottomotor größere thermodynamische
Prozeßverluste aufweist als ein Dieselmotor. Welche Ansatzpunkte ergeben
sich hieraus für die Verbesserung des Teillast-Wirkungsgrades?
2. Welche Arten der Ladungsverdünnung sind beim Ottomotor möglich?
Beschreiben Sie die Auswirkung der Ladungsverdünnung auf die
Ladungswechselverluste und auf die kalorischen Werte des Arbeitsgases.
Wie kann die Verbrennung bei hoher Ladungsverdünnung verbessert werden?
Beschreiben Sie die Auswirkung der Verbesserungsmaßnahmen.
3. Beschreiben Sie die Verbesserungen und Möglichkeiten beim Betrieb eines
Ottomotors mit Benzindirekteinspritzung.
Welche besonderen Anforderungen sind an den Gemischbildner zu stellen?
Welche Verbesserungen ergeben sich beim homogenen, stöchiometrischen
Betrieb?
4. Erläutern Sie den Unterschied zwischen homogenem, stöchiometrischem und
geschichtetem Betrieb eines Benzindirekteinspritzmotors.
Skizzieren Sie die grundsätzlich möglichen Brennverfahren bei geschichteter
Benzindirekteinspritzung.
5. Beschreiben Sie die Funktionsweise eines Stickoxid-Speicherkatalysators.
Beschreiben Sie die Auswirkungen von Schwefel im Kraftstoff auf die Funktion
des Speicher-Katalysators (auf Erdalkalimetall-Basis).
6. Welche Gründe gibt es, dass die Verbrauchsverbesserung der geschichtet
betriebenen Benzindirekteinspritzungsmotoren aus dem stationären
Prüfstandsbetrieb nicht vollständig in dem realen Fahrzeugbetrieb zu
übertragen sind?
7. Welche Steuerungsstrategien (für die Steuerzeiten) gibt es für eine
drosselklappenfreie Laststeuerung – nach dem Prinzip der
Verdrängersteuerung ?
Beschreiben Sie die Strategien und verwenden Sie dazu das p-V-Diagramm.
8. Was versteht man unter einem Rastkurvengetriebe für eine variable
Ventilsteuerung? Skizzieren Sie ein Übertragungselement mit Rastkurve und
erläutern Sie seine Funktion.
9. Beschreiben Sie die technischen Möglichkeiten einen Ottomotor mit
Zylinderabschaltung zu betreiben.
Warum sollten im Falle der Deaktivierung von Ventilen die Ein- und die
Auslassventile verschlossen werden?
10. Wie kann die Reibung im Ventiltrieb reduziert werden? Skizzieren Sie
konstruktive Lösungen.
Warum wirkt sich eine Massenreduzierung im Ventiltrieb reibungsreduzierend
aus?
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11. Erläutern Sie das Prinzip der Lastpunktverschiebung. Wie muss eine
Vollastkennlinie des Motors sich ändern, damit trotz der
Lastpunktverschiebung die gleiche Beschleunigungselastizität gegeben ist?
3 Alternative Kraftstoffe
1. Beschreiben Sie die Vor- und Nachteile beim Betrieb des Ottomotors mit
Erdgas. Was versteht man unter bivalentem Betrieb des Erdgasmotors?
2. Beschreiben Sie die Vor- und Nachteile beim Betrieb des Ottomotors mit
Alkohol-Kraftstoffen.
4 Volllastverbesserung
1. Beschreiben Sie die Einflussparameter auf das Volllastverhalten von
Ottomotoren.
2. Welche Möglichkeiten gibt es bei freisaugenden Motoren die Volllast zu
verbessern? Gehen Sie auf den Einfluss der Maßnahmen auf den VolllastLuftaufwand ein und skizzieren Sie die durch die Maßnahmen bewirkten
Änderung in einem Diagramm.
3. Welche Arten der Fremdaufladung gibt es? Beschreiben Sie die
grundsätzliche Wirkungsweise der verwendeten Aufladegeräte.
4. Beschreiben Sie die zukünftigen Verbesserungspotentiale der Turbolader und
nennen Sie technische Möglichkeiten zum Erreichen der Verbesserungen.
Was versteht man in diesem Zusammenhang unter dem sogenannten
„Turboloch“?
5. Warum ist Benzindirekteinspritzung in Verbindung mit Abgasturboaufladung
und Phasenstellern an den Nockenwellen für den Ottomotor eine attraktive
Kombination? Beschreiben Sie die Auswirkung auf die stationäre Volllast und
auf das dynamische Verhalten des Laders.
5 Reduzierung der Abgasemissionen
1. Was sind die Ursachen für unverbrannte Kohlenwasserstoffe?
2. Mit welchen innermotorischen, konstruktiven Maßnahmen können die HC
Emission verringert werden?
3. Was sind die Ursachen für die NOx-Bildung? Wie können diese wirkungsvoll
innermotorisch reduziert werden und welche Nachteile hat diese Maßnahme?
4. Welche Kriterien bestimmen die Position des Abgaskatalysators im
Auspuffstrang?
5. Welche Nachbehandlungsmaßnahmen zur Reduzierung von HC, NOx und CO
gibt es? Welches Konzept ist bei stöchiometirschem Motorbetrieb das
Effizienteste?
6. Welche Nachbehandlungsmaßnahmen können am mager betriebenen
Ottomotor angewendet werden? Warum funktioniert der 3-Wege-Katalysator
nicht?
6 Verbesserte Architektur
1. Warum ist die Gewichtsreduzierung von Motoren so wichtig für einen Einsatz
im Personenkraftwagen?
Bei welchen Bauteilen des Motors wirkt sich eine Gewichtsreduzierung auch
auf das Reibungsverhalten aus? Beschreiben Sie die Wirkzusammenhänge.
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Weiterentwicklung des Ottomotors
2. Welche Möglichkeiten bei der Materialauswahl und bei der konstruktiven
Gestaltung gibt es zur Gewichtsreduzierung? Beschreiben oder skizzieren Sie
konstruktive Ausführungen.
3. Welche Probleme müssen bei Leichtmetallkonstruktionen der Zylinderblöcke
beachtet werden?
Welche konstruktiven Maßnahmen zur Verringerung dieser Probleme gibt es?
4. Es ist erstrebenswert, den Hubraum eines Motors in einem möglichst
kompakten Bauraum des Motors unter zu bringen. Beschreiben Sie
Möglichkeiten wie dies durchgeführt werden kann.
7 Entwicklungstendenzen für die Zukunft
1. Warum ist die erzielte Verbrauchsverbesserung von Technologien von dem
Verhältnis der Motor- zur Fahrzeugsgröße (Leistungsgewicht, Verhältnis des
Motor-Drehmoments zur Fahrzeugmasse) abhängig?
2. Einige Technologien zur Verbrauchsreduzierung des Ottomotors verringern
die gleiche Art von Verlusten (z.B. Ladungswechselverluste). Beschreiben Sie
sinnvolle Kombinationen von Technologien zur Maximierung der
Verbrauchsreduzierung. Wie ändert sich das Kosten-Nutzen Verhältnis bei der
weiteren Zukombination von Technologien?
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