Telechargé par Khalid Bellaziz

correction connaissances professionnelles-1-15 (1)

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224181_Lösungen_001_208
14.05.2010
14:06 Uhr
Seite 1
EUROPA-LEHRMITTEL
für Kraftfahrzeugtechnik
Arbeitsplanung
Technische Kommunikation
Kraftfahrzeugtechnik
Fachkenntnisse
Lösungen
Autoren:
Fischer, Richard
Gscheidle, Rolf
Heider, Uwe
Keil, Wolfgang
Schlögl, Bernd
Wimmer, Alois
Studiendirektor
Studiendirektor
Kfz-Elektriker-Meister, Trainer Audi AG
Oberstudiendirektor
Dipl.-Gwl., Studiendirektor
Oberstudienrat
Polling – München
Winnenden – Stuttgart
Neckarsulm – Oedheim
München
Gaggenau-Rastatt
Stuttgart
Bildbearbeitung: Zeichenbüro des Verlags Europa-Lehrmittel, Nourney Vollmer GmbH & Co. KG, Ostfildern.
Lektorat: Rolf Gscheidle, Studiendirektor, Winnenden-Stuttgart.
Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der gesetzlich geregelten Fälle
muss vom Verlag schriftlich genehmigt werden.
Umschlaggestaltung unter Verwendung eines Fotos mit freundlicher Genehmigung der Firma Porsche AG, Stuttgart.
5. Auflage 2007
Druck 5 4 3 2
Alle Drucke derselben Auflage sind parallel einsetzbar, da sie bis auf die Behebung von Druckfehlern
untereinander unverändert sind.
© 2007 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruiten
http://www.europa-lehrmittel.de
Satz: Meis Grafik, 59469 Ense
Druck: Media Print Informationstechnologie, 33100 Paderborn
Europa-Nr.: 20418
ISBN 978-3-8085-2085-7
VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL · Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG
Düsselberger Straße 23 · 42781 Haan-Gruiten
224181_Lösungen_001_208 05.10.2007 09:26 Uhr Seite 2
Vorwort
Die vorliegenden Arbeitsblätter zur Arbeitsplanung und Technischen Kommunikation Kraftfahrzeugtechnik, Fachkenntnisse wurden nach fächerverbindenden Ansätzen erstellt. Die Aufgaben zu den einzelnen Gebieten sind entsprechend den Lehrplänen und dem Stand der Technik ausgewählt. In der 5. Auflage wurden die Inhalte zum
Themenbereich Bussysteme erweitert. Durch das selbstständige Bearbeiten der Arbeitsblätter erhalten die Auszubildenden vertiefte Grundlagen zu folgenden Themenbereichen:
● Otto-Viertaktmotor
● Kraftübertragung
● Fahrwerk
● Elektrische Anlage
Inhaltlich sind die Arbeitsblätter entsprechend folgender Lernziele konzipiert:
– Erkennen und Beschreiben technischer Zusammenhänge
– Benennen und Zuordnen von Bauteilen
– Erläutern und Ergänzen von Systembildern
– Beschreiben von Aufgaben, Wirkungs- und Funktionsweisen
– Berechnen grundlegender technischer und physikalischer Größen
– Erstellen und Lesen von Funktionszeichnungen, Diagrammen und technischen Darstellungen.
Methodische Grundsätze:
Die Aufgaben sind so gestaltet, dass die Auszubildenden zur Lösung der Aufgaben technische Unterlagen, wie
z. B. Fachkunde- oder Tabellenbuch, heranziehen müssen. Damit werden Fach- und Handlungskompetenz der
Auszubildenden gefördert.
Die Arbeitsblätter der Arbeitsplanung Fachkenntnisse bilden mit den weiteren Büchern der Fachbuchreihe Kraftfahrzeugtechnik, wie Fachkunde, Tabellenbuch, Rechenbuch, Arbeitsplanung und Technische Kommunikation Grundkenntnisse, Prüfungsbuch und Prüfungstrainer (Buch, CD-ROM) eine geschlossene Einheit. Sie sind eine Hilfe für
den fächerverbindenen Unterricht.
Diese Lehrerausgabe ist auch als Folienband (Europa-Nr. 20515) erhältlich.
Die Autoren
Herbst 2007
224181_Lösungen_001_208 05.10.2007 09:26 Uhr Seite 3
Arbeitsplanung – Technische Kommunikation
Kraftfahrzeugtechnik Fachkenntnisse, Lösungen
1. Motor
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Arbeitsdiagramm . . . . . . . . . . . . . . .
Zylindernummerierung, Zündfolgen
Kurbeltrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kolbengeschwindigkeit . . . . . . . . . .
Kräfte am Kurbeltrieb . . . . . . . . . . . .
Kolben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kolbenringe, Kolbenbolzen . . . . . . .
Pleuelstange . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kurbelwelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zylinder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zylinderkopf, Zylinderkopfdichtung .
Kompressionsdruckprüfung . . . . . .
Druckverlustprüfung . . . . . . . . . . . .
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5-7
8, 9
10, 11
12
13
14
15-17
18
19
20
21
22
23
24, 25
Motorsteuerung
Grundlagen . . . . . . .
Bauteile . . . . . . . . . .
Ventilspielausgleich .
Variable Steuerzeiten
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26-28
29
30, 31
32
Motorkennlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33, 34
Kraftstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35, 36
Kraftstoffversorgungsanlage
Bauteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kraftstoffdampfspeicheranlage . . . . . . . . . . . . .
37
38
Gemischbildung
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Vergaser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
40
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Benzineinspritzung
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . .
Sensoren, Hauptsteuergrößen
Sensoren, Korrekturgrößen . .
Aktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LH-Jetronic . . . . . . . . . . . . . . .
Zentraleinspritzung . . . . . . . .
Motronic . . . . . . . . . . . . . . . . .
KE-Jetronic . . . . . . . . . . . . . . .
Direkte Benzineinspritzung . .
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Schadstoffminderung im Abgas
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Katalysator, l-Regelung . . . . . . . . . . . . .
Abgasrückführung, Sekundärluftsystem
Abgasuntersuchung, OBD . . . . . . . . . . .
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41, 42
43, 44
45
46, 47
48-50
51, 52
53, 54
55
56
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57
58-60
61
62, 63
Abgasanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
Motorschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65, 66
Motorkühlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
67, 68
Otto-Zweitaktmotor
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Wirkungsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Motorsteuerung, Gaswechsel . . . . . . .
Steuerungsarten,
Vergleich 2-Takt und 4-Takt-Ottomotor
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69
70
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72
Dieselmotor
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gemischbildung, Abgasverhalten . . .
Einspritzverfahren . . . . . . . . . . . . . . .
Starthilfsanlagen, Vorglühanlage . . .
Hubkolben-Verteilereinspritzpumpe .
Hydraulischer Spritzversteller . . . . . .
Einbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Elektronische Dieselregelung . . . . . .
Radialkolben-Verteilereinspritzpumpe
Common-Rail-Einspritzung . . . . . . . .
PDE-Einspritzausrüstung . . . . . . . . . .
Reiheneinspritzpumpe . . . . . . . . . . . .
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74
75
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77
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80-82
83
84
85
86
Aufladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87-90
Alternative Antriebskonzepte
Hybridantrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Brennstoffzelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
91
92
2. Kraftübertragung
Kupplung
Aufgaben, Bauarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Einscheibenkupplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Membranfederkupplung, Kupplungsscheibe
Hydraulische Kupplungsbetätigung . . . . . . .
Störungen, Funktionsprüfungen . . . . . . . . . .
Automatisches Kupplungssystem . . . . . . . . .
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Wechselgetriebe
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . .
Synchronisiereinrichtung . . . . . . .
Störungen bei Wechselgetrieben
Getriebediagramm . . . . . . . . . . . .
Fahrschaubild . . . . . . . . . . . . . . . .
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. 99-102
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105
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106
Automatisches Getriebe
Grundlagen . . . . . . . . . . . .
Planetengetriebe, Kraftfluss
Steuerung . . . . . . . . . . . . . .
Elektrischer Schaltplan . . . .
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. . . . .111, 112
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95
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97
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Stufenloses Automatisches Getriebe . . . . . . . .
114
Gelenke, Gelenkwellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
115
Achsgetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116-118
Selbsttätige Ausgleichssperren . . . . . . . . . . . . .119, 120
Allradantrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121-124
3. Fahrwerk
Karosserie
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125,
Sicherheit im Fahrzeugbau . . . . . . . . . . . . . . . .127,
Sicherheit im Fahrzeugbau, Schadensermittlung
Vermessen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
126
128
129
130
3
224181_Lösungen_001_208 05.10.2007 09:26 Uhr Seite 4
Federung, Schwingungsdämpfer . . . . . . . . . . . 135-137
Bremskraftverstärker . . . .
Bremsassistent (BAS) . . .
Antiblockiersystem (ABS)
Druckluftbremsanlage . . .
Hydropneumatische Federung . . . . . . . . . . . . .138, 139
Räder, Reifen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175-176
Schadenskalkulation, Karosseriereparatur . . . . 131-133
Korrosionsschutz, Lackieren . . . . . . . . . . . . . . .
134
Aktive Fahrwerk-Stabilisierung (AFS) . . . . . . . .
140
Active Body Control (ABC) . . . . . . . . . . . . . . . .
141
Fahrdynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
142
Antriebsschlupfregelung (ASR) . . . . . . . . . . . . .143, 144
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165
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166
. 167-170
. 171-174
4. Elektrische Anlage
Generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177-180
Fahrdynamikregelung (FDR, ESP) . . . . . . . . . . .145, 146
Starter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .181, 182
Radstellungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147-149
Radaufhängung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150-152
Lenkung
Aufbau, Lenkgetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Servolenkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bremsen
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Grundlagen, Gesetzliche Vorschriften . . . . . .
Bremswegdiagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Hydraulische Bremsanlage, Tandemhauptzylinder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aufbau einer Bremsanlage,
Bremskreisaufteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bremsflüssigkeit, Hydraulische Bremsanlage
entlüften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Trommelbremse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Scheibenbremse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
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153
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. . 158,159
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. .163, 164
Zündanlagen
Aufbau, Funktion . . . . . . . . . . . . . . .
Zündauslösung . . . . . . . . . . . . . . . .
Zündspulen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Begriffe, Größen . . . . . . . . . . . . . . .
Zündzeitpunktverstellung . . . . . . . .
Primärstromoptimierung . . . . . . . . .
Elektronische Zündanlage (EZ) . . . .
Vollelektronische Zündanlage (VEZ)
Zündkerzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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. . . . . . . .189,
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Komfortelektronik
Klimaanlage . . . . . . . .
Zentralverriegelung . .
Diebstahlschutzsystem
Messen und Testen . .
CAN-Bussystem . . . . .
MOST-Bussystem . . . .
LIN-Bussystem . . . . . .
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183
184
185
186
187
188
190
191
192
. 193,194
.
195
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196
.197, 198
.199, 204
.205, 206
.207, 208
224181_Lösungen_001_208 05.10.2007 09:26 Uhr Seite 5
Name:
Motor
Grundlagen
1.
Blatt 1
Zylinderanordnung
Kühlung
Kolbenbewegung
Arbeitsweise
Gemischbildung
Zündung
Einzylindermotor
Reihenmotor, Boxermotor,
Flüssigkeitskühlung
Hubkolbenmotor
Viertaktmotor
Innere Gemischbildung
Selbstzündung
Mehrzylindermotor
V-Motor, VR-Motor
Luftkühlung
Kreiskolbenmotor
Zweitaktmotor
Äußere Gemischbildung
Fremdzündung
Benennen Sie die Abkürzungen am V iertaktmotor. Tragen Sie die Abkürzungen in die Prinzipdarstellungen
ein. Legen Sie VC und Vh verschiedenfarbig an.
AV
OT
EV
VC
s
Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des V erlages.
Copyright 2007 by Europa-Lehrmittel
Blatt-Nr.:
Unterscheidungsmerkmale
Zylinderzahl
Vh
d
d
Zylinderdurchmesser
OT
Oberer Totpunkt
UT
Unterer Totpunkt
S
Zylinderhub
Vh
Zylinderhubraum
VC
Verdichtungsraum
EV
Einlassventil
AV
Auslassventil
UT
3.
Datum:
Verbrennungsmotoren werden entsprechend der in der Tabelle genannten Merkmale eingeteilt. Ergänzen Sie
die jeweiligen Unterscheidungsmerkmale von Verbrennungsmotoren in der Tabelle.
Einteilung
2.
Klasse:
Erklären Sie den Begriff Zylinderhubraum.
Er ist der Raum eines Zylinders zwischen OT und UT.
4.
Welche Größen sind zur Berechnung des Zylinderhubraums notwendig?
Ergänzen Sie die Buchstabenformel zur Berechnung des Zylinderhubraums Vh.
Zylinderdurchmesser d, Zylinderhub s.
5.
Welchen Zylinderhubraum in cm
88 mm beträgt?
3
Vh =
d2 · p
–––––– · s
4
hat ein Motor , wenn sein Zylinderdurchmesser 84,8 mm und sein Hub
Geg.: d = 84,8 mm, s = 88 mm
Ges.: Vh in cm3
d2 · p
8,482 cm2 · p
Lös.: Vh = ––––– · s = –––––––––––– · 8,8 cm = 497 cm3
4
4
6.
Wie groß ist der Hub in mm eines Einzylindermotors, wenn sein Zylinderhubraum 448,5 cm
Zylinderdurchmesser 79 mm beträgt?
Geg.: Vh = 488,5 cm3, d = 79 mm
3
und sein
Ges.: s in mm
4 · Vh 4 · 448,5 cm3
= ––––––––––––
= 9,15 cm = 91,5 mm
Lös.: s = ––––––
7,92 cm2 · p
d2· p
Arbeitsblätter Technische Kommunikation und Arbeitsplanung Kfz-Technik
5
224181_Lösungen_001_208 05.10.2007 09:26 Uhr Seite 6
Name:
Motor
Grundlagen
7.
Blatt 2
Klasse:
Datum:
Erklären Sie, wie der Gesamthubraum eines Motors berechnet wird. Geben Sie die Formel an.
Er ergibt sich aus der Anzahl z der
Zylinderhubräume Vh eines Motors.
8.
Blatt-Nr.:
VH = z · Vh
Wie groß ist der Gesamthubraum in cm 3 und Liter eines 4-Zylinder -Motors, wenn sein Zylinderdurchmesser
89,9 mm und sein Hub 86,6 mm beträgt?
Geg.: d = 89,9 mm, s = 86,6 mm, z = 4
Ges.: VH in cm3, “
d2 · p
8,992 cm2 · p
Lös.: VH = –––––– · s · z = ––––––––––––– · 8,66 cm · 4 =
4
4
= 2198,8 cm3 = 2,2 “
Welchen Durchmesser in mm hat die Zylinderbohrung eines 6-Zylinder -Motors, wenn sein Gesamthubraum
2962,68 cm3 und der Hub 93,5 mm beträgt?
Geg.: VH = 2962,68 cm3, s = 93,5 mm, z = 6 Ges.: d in mm
133 133
4 · 2962,68 cm3
4 · VH
= –––––––––––––– = 8,2 cm = 82 mm
Lös.: d = –––––––
s·p·z
9,35 cm · p · 6
Verdichtungsverhältnis
10.
Erklären Sie den Begriff „Verdichtungsverhältnis“ und geben Sie die Formel an.
Es ist das Verhältnis zwischen dem
Zylinderraum (Vh+Vc) über dem Kolben in UT und
dem Zylinderraum Vc über dem Kolben in OT.
V +V
VC
h
C
= ––––––––––
11.
Kennzeichnen Sie den größten und den kleinsten V erbrennungsraum im Bild verschiedenfarbig.
12.
Bestimmen Sie am abgebildeten Motor (Maßstab 1:2) das V erdichtungsverhältnis. Ergänzen Sie die Tabelle.
Kolben
steht in OT
Kolben
steht in UT
Zylinderdurchmesser d
in mm
76
76
Hub s
in mm
62
62
Höhe h
in mm
8
70
281,26
281,26
Verdichtungsraum VC
in cm3
36,3
36,3
Größter Verbrennungsraum in cm 3
36,3
317,56
h
s
h
OT
UT
1:2
d
6
e
Zylinderhubraum Vh
in cm3
Verdichtungsverhältnis
8,75
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Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des V erlages.
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9.
224181_Lösungen_001_208 05.10.2007 09:26 Uhr Seite 7
Name:
Motor
Grundlagen
13.
Blatt 3
Klasse:
Datum:
Wie groß ist die Verdichtung im abgebildeten Motor?
OT
Verdichtungsverhältnis e = 10
14.
Blatt-Nr.:
a) Wie groß ist der Druck im Zylinder in bar vor und nach der Verdichtung
unter folgenden Bedingungen: e = 10, pamb = 1000 mbar, p=const.?
1 bar
10 bar
vor der Verdichtung:
nach der Verdichtung:
UT
b) Warum ist in Wirklichkeit der Verdichtungsenddruck nicht 10 bar,
sondern höher?
Bei der Verdichtung steigt die Temperatur im Zylinder. Da sich die
Gase nicht ausdehnen können, steigt der Druck zusätzlich an.
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15.
Der Gesamthubraum eines Vierzylindermotors beträgt 1196 cm 3, der Verdichtungsraum 40 cm 3. Wie groß ist
der Hubraum und das Verdichtungsverhältnis?
Geg.: VH = 1196 cm3, VC = 40 cm3, z = 4
Ges.: Vh; e
VH 1196 cm3
Vh + VC 299 cm3 + 40 cm3
= ––––––––– = 299 cm3, e = –––––––
= –––––––––––––––
= 8,5
Lös.: Vh = –––
40 cm3
z
4
VC
16.
Ergänzen Sie die Tabelle mithilfe des Tabellenbuchs und berechnen Sie die fehlenden W erte.
Fahrzeugmarke
Typ
Motor
Zylinderzahl/Anordnung
Verdichtungsverhältnis
17.
Bohrung/Hub
in mm
Hubraum in Vh
in cm3
Verdichtungsraum VC
in cm3
Gesamthubraum VH
in cm3
Nutzleistung Peff
in kW
bei Motordrehzahl n
in 1/min
VW
Mercedes Benz
BMW
Scania
Golf lll D
C220
320i
R113/400
4-T-Diesel
4/Reihe
22,5
79,5/95,5
474
22
1896
47
4400
4-T-Otto
4/Reihe
10,0
89,9/86,6
549,75
61
2199
110
5500
4-T-Otto
6/Reihe
10,5
80/60
331,8
34,9
1991
110
5900
4-T-Diesel
6/Reihe
17
127/145
1833,3
114,6
11000
295
1900
Welche Auswirkung haben folgende V eränderungen am Motor auf V erdichtungsraum VC, Hubraum Vh und Verdichtungsverhältnis e? Ergänzen Sie die Tabelle. Verwenden Sie die Begriffe: bleibt, kleiner, größer, steigt, sinkt.
Veränderungen am Motor
Zylinder wird aufgebohrt.
Zylinderkopf wird abgeschliffen.
Es bilden sich Ablagerungen im Zylinderkopf.
Eine höhere Zylinderkopfdichtung wird eingebaut.
Der Kolbenboden wird abgedreht.
Eine längere Pleuelstange wird eingebaut.
Arbeitsblätter Technische Kommunikation und Arbeitsplanung Kfz-Technik
Verdichtungsraum VC
Hubraum
Vh
Verdichtungsverhältnis e
bleibt
kleiner
kleiner
größer
größer
kleiner
größer
bleibt
bleibt
bleibt
bleibt
bleibt
steigt
steigt
steigt
sinkt
sinkt
steigt
7
224181_Lösungen_001_208 05.10.2007 09:26 Uhr Seite 8
Name:
Motor
Arbeitsdiagramm
1.
Blatt 1
Klasse:
Datum:
Blatt-Nr.:
Was wird in einem Arbeitsdiagramm ( p-V-Diagramm) eines Verbrennungmotors dargestellt?
Die geleistete Arbeit eines Verbrennungsmotors, aus Druck und
Volumen während eines Arbeitsspiels.
2.
Zeichnerisch entsteht das Arbeitsdiagramm eines Otto-Viertaktmotors dadurch, dass man den Druck im Zylinder
während der Hübe eines Arbeitsspieles über dem Kolbenweg aufträgt.
a) Teilen Sie die Achsen entsprechend den vorgegebenen Maßstäben ein und beschriften Sie die Skalen. Der
Druck im Zylinder soll auf der senkrechten Achse und der Kolbenweg auf der waagerechten Achse aufgetragen werden. Zeichenmaßstab: Druckmaßstab 1mm ‡ 0,4 bar; Wegmaßstab 1mm ‡ 0,5 mm Kolbenweg.
b) Tragen Sie die Kurvenpunkte entsprechend den vorgegebenen T
abellenwerten ein und zeichnen Sie das
Arbeitsdiagramm eines Otto-Viertaktmotors. Kennzeichnen Sie die gewonnene Arbeit durch Schraffur .
c) Markieren Sie im Arbeitsdiagramm die Ventilöffnungspunkte. Verwenden Sie die Werte aus der Tabelle.
Kolbenweg in mm
Eö 5 mm v. OT
Es 20 mm n. UT
Aö 10 mm v. UT
As 6 mm n. OT
d) Kennzeichnen Sie die Kurven der 4 Takte verschiedenfarbig und benennen Sie sie.
0
(OT)
0
20,0
20,0
0
Kolbenweg in mm
Ansaugen
Verdichten
Arbeiten
Ausstoßen
0°…180°
180°…360°
360°…540°
540°…720°
pe
pe
pe
pe
in
in
in
in
bar
bar
bar
bar
5
10
20
30
40
50
60
65
–0,2
10,0
46,0
0,2
–0,2
7,2
31,0
0,2
–0,2
4,2
17,0
0,2
–0,2
2,4
12,0
0,2
–0,2
1,2
9,0
0,2
–0,2
0,6
6,0
0,2
–0,2
0
4,0
0,2
–0,2
–0,1
1,0
0,2
70
(UT)
–0,2
–0,2
0,2
0,2
50
bar
40
gewonnene Arbeit
Druck im Zylinder pe
30
Arbeiten
20
10
Aö
Verdichten
Ausstoßen
Eö
0
–1
0
OT
8
As
10
Ansaugen
20
Es
30
Verlustarbeit
40
50
Kolbenweg s
60
mm
Hubraum Vh
70
UT
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e) An welcher Stelle des Diagramms könnte der Zündzeitpunkt liegen? Kennzeichnen Sie im Diagramm diesen
Punkt durch einen Pfeil.
224181_Lösungen_001_208 05.10.2007 09:26 Uhr Seite 9
Name:
Motor
Arbeitsdiagramm
3.
Blatt 2
Klasse:
Datum:
Blatt-Nr.:
a) Worüber gibt der Flächeninhalt zwischen Verdichtungs- und Arbeitskurve im Arbeitsdiagramm eines Zylinders
(p-V-Diagramm) Auskunft?
Er gibt an, welche Arbeit in einem Zylinder abgegeben wird.
b) Kennzeichnen Sie im Arbeitsdiagramm (Blatt 1) die gewonnene Arbeit und die V erlustarbeit durch Schraffur.
Es sind drei Lastzustände eines Otto-Viertaktmotors und eines Diesel-Viertaktmotors in den Diagrammen dargestellt.
a) Ordnen Sie die Lastzustände Volllast, Teillast und Leerlauf den Diagrammen zu.
Volllast
Lastzustände
30
30
30
20
20
20
10
10
0
OT
UT
Kolbenweg (Hubraum)
10
0
OT
Kolbenweg (Hubraum)
UT
OT
100
bar
80
60
60
60
40
40
40
Druck
100
bar
80
Druck
100
bar
80
20
0
20
0
OT
UT
Kolbenweg (Hubraum)
Kolbenweg (Hubraum)
UT
20
0
OT
Kolbenweg (Hubraum)
UT
OT
Kolbenweg (Hubraum)
UT
b) Welches Arbeitsverfahren bewirkt eine höhere Nutzarbeit? Begründen Sie Ihre Aussage.
Das Diesel-Viertaktverfahren. Durch die größeren Druckunterschiede
ist bei gleichbleibender Verlustleistung die Nutzarbeit größer.
5.
Im untenstehenden Diagramm sind die Druckverläufe dargestellt, die bei 3 verschiedenen Zündzeitpunkten entstehen. Geben Sie die Lage der Zündzeitpunkte in der T abelle an. Beschreiben Sie stichwortartig deren Auswirkungen.
60
bar
vor OT
Zündzeitpunkt
nach OT
40
Überdruck
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Druck
50
bar
40
Druck
50
bar
40
0
Diesel-Viertaktmotor
Teillast
50
bar
40
Druck
Otto-Viertaktmotor
Leerlauf
Druck
4.
in °KW
B
A
20
C
0
75°
50°
25°
0
– 25°
– 50°
– 75°
Auswirkung
Kurbelwinkel
Kurve A
Kurve B
Kurve C
richtig
11,25°
Optimale
Verbrennung
zu früh
30°
Klopfende Verbrennung
zu spät
–15°
Leistungsabfall
6.
Kennzeichnen Sie den Bereich im Diagramm, in dem der maximale Kolbendruck bei ordnungsgemäßem
Motorbetrieb wirken muss.
7.
Erklären Sie den Vorgang einer „klopfenden Verbrennung“.
Dabei treffen fremdgezündete und selbstentzündete Flammenfronten
aufeinander und erzeugen Druckspitzen.
8.
Durch welche Faktoren wird klopfende Verbrennung begünstigt?
Frühzündung, zu hoher Verdichtungsenddruck (Kompression),
ungünstige Gemischverteilung, zu hohe Temperatur,
falscher Kraftstoff, falsche Zündkerzen,…
Arbeitsblätter Technische Kommunikation und Arbeitsplanung Kfz-Technik
9
224181_Lösungen_001_208 05.10.2007 09:26 Uhr Seite 10
Name:
Motor
Zylindernummerierung, Zündfolgen Blatt 1
Klasse:
Datum:
Blatt-Nr.:
Die Zylindernummerierung ist genormt.
1.
Auf welcher Seite des Motors beginnt die Zählung der Zylinder?
Sie beginnt mit der Seite, die der Kraftabgabe gegenüber liegt.
Benennen Sie die Motorbauar ten und ergänzen Sie die Zylindernummerierung.
4-Zylinder
Reihenmotor
Motorbauarten
3
4
3
Kraftabgabe
2
Zylindernummerierung
8-Zylinder
V-Motor
4
4-Zylinder
Boxermotor
8
7
4
6
1
5
1
3
Erklären Sie den Begriff Zündabstand für einen V iertaktmotor und ergänzen Sie die Formel.
Er ist der Kurbelwinkel, den die
Kurbelwelle zwischen zwei Zündungen
zurücklegt.
4.
Kraftabgabe
Kraftabgabe
2
1
3.
2
720°KW
Zündabstand = –––––––––––––––––––
Zylinderzahl
Erklären Sie den Begriff Zündfolge.
Sie ist die Reihenfolge, in welcher die Arbeitstakte der einzelnen
Zylinder eines Motors aufeinander folgen.
5.
Ergänzen Sie in der Tabelle Motorart, Zündfolge und Zündabstand.
Symbol
Motorart
1
1
2
2
3
1
4
1, 4
2, 3
3
2
1
2
4
1
3
2
1 5
720°
3
= 240°
1- 3 - 2
Vierzylinder
Reihenmotor
720°
4
= 180°
1- 3 - 4 - 2
1- 2 - 4 - 3
Vierzylinder
Boxermotor
720°
4
= 180°
1- 4 - 3 - 2
Achtzylinder
V-Motor –90°
720°
8
= 90°
1-8-2-7-4-5-3-6
90°
4 8
1…4
2 6 3 7
5…8
Zündfolge
Dreizylinder
Reihenmotor
4
3
10
3
Zündabstand
–––––––
–––––––
–––––––
–––––––
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2.
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EV
1
AV
AV
Einlassventil schließt 44° nach UT
Einlassventil öffnet
2
EV
EV
3
AV
Auslassventil schließt
AV
4
10° nach OT
UT
Zeichnen Sie Einlass- und Auslassventile in richtiger Stellung ein (die V entile sollen eindeutig geschlossen bzw. geöffnet gezeichnet werden).
6.
40° vor
Ergänzen Sie die T abelle durch Eintragen der Arbeitsspiele in den einzelnen
Zylindern; kennzeichnen Sie dabei die Takte farblich.
5.
Auslassventil öffnet
Kennzeichnen Sie die Bewegungsrichtung der Kolben durch Pfeile.
4.
OT
Ergänzen Sie die Kurbelwelle für die Zylinder 2 bis 5; zeichnen Sie entsprechend
der Kurbelwellenstellung Kolben und Pleuelstangen ein.
3.
6° vor
Zeichnen Sie am Kurbelkreis für die Zylinder 2 bis 5 die Kurbelkröpfungen ein;
nummerieren Sie die Kurbelzapfen entsprechend der Zündfolge.
2.
Steuerzeiten
Bestimmen Sie den Zündabstand und tragen Sie das Ergebnis ein.
1.
EV
180
EV
5
AV
Zündfolge 1 - 2 - 4 - 5 - 3
90
270
5
2
°KW
720
Kurbelkreis
3
4
720°
= 144°
5
–––––––
540
Aussto
Motor
Zylindernummerierung, Zündfolgen Blatt 2
1
Arbeite
Ausstoßen An
Arbeiten
450
Zündabstand =
360
ßen Ansaugen Verdichten
5
0
saugen Verdichten
4
Arbeiten
n Ausstoßen Ansaugen Verdichten
Ausstoßen Ansaugen V
3
Arbeiten
Ausstoßen Ansaugen Verdichten
erdichten
Arbeiten
Takte
2
1
Zyl.
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224181_Lösungen_001_208 05.10.2007 09:26 Uhr Seite 11
Name:
Klasse:
Datum:
Blatt-Nr.:
11
224181_Lösungen_001_208 05.10.2007 09:26 Uhr Seite 12
Name:
Motor
Kurbeltrieb
1.
Klasse:
Datum:
Blatt-Nr.:
Welche Aufgaben hat der Kurbeltrieb während des Arbeitstaktes?
Geradlinige Bewegungen des Kolbens von OT nach UT in eine
Drehbewegung der Kurbelwelle umwandeln.
Kolbenkraft über die Pleuelstange an die Kurbelwelle übertragen.
Drehmoment an der Kurbelwelle erzeugen.
Benennen Sie die nummerierten Teile des Kurbeltriebs und tragen Sie im Bild die Zuordnungsnummern ein.
7
1
12
2
1
Kolbenringe
2
Kolben
3
Kolbenbolzen
4
Pleuelstange
5
Pleuellager
6
Kurbelwelle
7
Schwungrad
8
Radialwellendichtring
9
Hauptlager
10
Pleueldeckel
11
Hauptlagerschrauben
12
Anlasserzahnkranz
13
Riemenscheibe
14
Zahnrad (Ölpumpenantrieb)
15
Kettenrad (Motorsteuerung)
3
4
5
8
6
15
13
14
9
11
10
3.
Wieviele Zylinder hat der im Bild dargestellte Motor?
4.
Wie oft ist die im Bild dargestellte Kurbelwelle gelagert?
5.
Von welchen Größen hängt die Kolbengeschwindigkeit ab?
6.
Geben Sie die Formel zur Berechnung der mittleren Kolbengeschwindigkeit vm und das Hubverhältnis k an.
7.
vm =
s·n
––––
30
k=
s
––
d
Ergänzen Sie in der Tabelle nachfolgende Motordaten bei einer Motordrehzahl von 4500 min –1.
Mittlere Kolbengeschwindigkeit
vm in m/s
Unterscheidung der
Motoren nach dem
Hubverhältnis
0,899
13,25
12,4
1,000
13,2
Langhubmotor
Kurzhubmotor
Quadrathubmotor
Zylinderdurchmesser
d in mm
Hub
s in mm
Hubverhältnis
k
81
88,4
1,091
92
82,7
88
88
8.
4 Zylinder
5-fach
Drehzahl und Hub
Warum sollte eine mittlere Kolbengeschwindigkeit von 16 m/s bei Serienmotoren nicht überschritten werden?
Damit der Verschleiß zwischen Kolben und Zylinder gering ist.
12
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2.
224181_Lösungen_001_208 05.10.2007 09:26 Uhr Seite 13
Name:
Motor
Kolbengeschwindigkeit
Klasse:
Datum:
Blatt-Nr.:
1.
Ermitteln Sie in dem gezeichneten Kurbeltrieb den zurückgelegten Kolbenweg und den zugehörigen Kurbelwinkel a ; ergänzen Sie beide Werte in der Tabelle.
2.
Zeichnen Sie das Diagramm der Kolbengeschwindigkeit v in Abhängigkeit vom Kolbenweg.
3.
Zeichnen Sie den Kurbeltrieb in der Stellung ein, in welcher der Kolben die maximale Kolbengeschwindigkeit
erreicht; ermitteln Sie für diese Stellung die maximale Kolbengeschwindigkeit vmax aus dem Diagramm, den
Kurbelwinkel a und den Winkel g zwischen Pleuelstange und Kurbelwange.
0
(OT)
15
30
45
65
80
100
120
150
180
(UT)
Kolbengeschwindigkeit v in m/s
0
6,5
12,2
16,5
19,6
19,7
17,5
13,6
6,8
0
Kolbenweg in mm
0
1,4
5,4
11,5
21,5
29,8
40,0
48,7
57,2
60,0
Kurbelwinkel a in °
OT
0
Kolbenweg bei a
Hub s
20
30
40
mm
60
UT
0
m
20 s 25
Kolbengeschwindigkeit v
5
10
15
vmax =
m
19,9 s
a
=
72,5°
g
=
90°
a
a
g
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13
224181_Lösungen_001_208 05.10.2007 09:26 Uhr Seite 14
Name:
Motor
Kräfte am Kurbeltrieb
Klasse:
Datum:
Blatt-Nr.:
1.
Ermitteln Sie aus Verbrennungsdruck p und Kolbendurchmesser d die Kolbenkraft F in N. Bestimmen Sie ihre
Länge in mm entsprechend dem Kräftemaßstab.
2.
Tragen Sie in die Kolbenbolzenmitte die Kolbenkraft
F als Kraftpfeil an, und ermitteln Sie mithilfe des
Kräfteparallelogramms die Pleuelstangenkraft FP“ und die Kolbenseitenkraft FN.
3.
Verschieben Sie die Pleuelstangenkraft FP“ in die Mitte des Kurbelzapfens, und bestimmen Sie dort mit einem
weiteren Kräfteparallelogramm die Drehkraft FT und die Radialkraft Frad.
4.
Bestimmen Sie die Pfeillängen der Kräfte in mm, und errechnen Sie daraus mithilfe des Kräftemaßstabs die
Kräfte in N.
Verbrennungsdruck
Kolbendurchmesser
p
d
Kräftemaßstab 1
= 35 bar
= 72 mm
mm ‡ 250 N
p
Kolbenkraft
F=
p · d2
––––– · p
4
p · (7,2 cm)2
N
––––––––––– · 350 ––––2
4
cm
= 14250 N
FN
14 250 N
–––––––––– = 57 mm
250 N/mm
F‡
Pleuelstangenkraft
F
FP“ ‡
59 mm
N
59 mm · 250 ––––
mm
= 14750 N
FP“ ‡
F Pä
Kolbenseitenkraft
FN ‡
15,5 mm
N
15,5 mm · 250 ––––
mm
= 3875 N
FN ‡
Drehkraft
Frad
FT ‡
51 mm
N
51 mm · 250 ––––
mm
= 12750 N
FT ‡
FT
Radialkraft
F Pä
Frad ‡
29,5 mm
N
29,5 mm · 250 ––––
mm
= 7375 N
Frad ‡
14
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F=
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Name:
Motor
Kolben
1.
Blatt 1
Klasse:
Datum:
Blatt-Nr.:
Welche Aufgaben hat der Kolben?
Verbrennungsraum gegen das Kurbelgehäuse beweglich abdichten.
Gasdruck aufnehmen und an die Pleuelstange weitergeben.
Verbrennungswärme aufnehmen und an die Zylinderwand ableiten.
Gaswechsel steuern (bei Zweitaktmotoren).
2.
Wie wird der Kolben beansprucht?
Reibung, Zug, Druck, Wärme, Beschleunigungskräfte, Seitenkräfte.
3.
Ordnen Sie die Buchstaben den Begriffen zu.
400°C
DM
Betriebstemperatur in °C
300°C
OM
5
6
5
1
300°C
1
M
200°C
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G
100°C
200°C
H
I
D
B
N
A
DM
2
K
L
C
OM
3
O
4
E
P
Temperaturmesspunkte
F
A
C
G
H
L
4.
Gesamtlänge
Schaftlänge
Kolbenboden
Feuersteg
Kolbenbolzen
I
D
K
M
N
Kolbenringzone
Nut für Ölabstreifring
Verbrennungsmulde
Ölrücklaufbohrung
Kolbendurchmesser
Sicherungsring
Kolbenbolzenauge
Desachsierung
Kompressionshöhe
Entnehmen Sie aus den beiden Diagrammen die W
erte für die Betriebstemperaturen am Kolben eines
Ottomotors und eines Dieselmotors und tragen Sie diese in die T abelle ein.
Messpunkte am Kolben
Betriebstemperatur in °C - Ottomotor (OM)
Betriebstemperatur in °C - Dieselmotor (DM)
5.
F
O
P
E
B
Nut für Verdichtungsringe
1
2
3
4
5
6
230
250
200
170
170
140
110
80
300
330
320
360
Wo wird der Kolbendurchmesser gemessen?
Er wird am Kolbenschaftende, senkrecht zur Kolbenbolzenachse
gemessen.
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