Der Ladungswechsel Der Verbrennungskraftmaschine: Erster Teil Grundlagen Die Rechnerische Behandlung Der Instationären Strömungsvorgänge Am Motor

ISBN-13: 9783211801222 / Niemiecki / Miękka / 1949 / 239 str.

Hans List; Gaston Reyl

Opis

Die Analogie zwischen der instationaren eindimensionalen kompressiblen Gas stromung und der entsprechenden Fliissigkeitsstromung mit freier Oberflache wurde nachgewiesen. Auch fUr Unstetigkeitsstellen in den Querschnitten, wie eingeschaltete Behalter, Drosselstellen, ergeben die am Rohr und Kanal abgeleiteten Modellgesetze strenge, bzw. nach Korrekturen gut angenaherte Modellahnlichkeit. Die Abbildung der Vor. eange in Zylindern wird durch offene Behalter erreicht, in die bewegte Verdranger tauchen. Mit Hilfe der nach diesen Beziehungen entwickelten Modelle ist es moglich, Gas schwingungen im Einsaug- und Auspuffsystem so verlangsamt abzubilden, daB die Vorgange mit dem Auge ohne Schwierigkeit verfolgt werden konnen. Ferner wird auf die Moglichkeit hingewiesen, fUr die weiteren Anwendungen grundlegende Aufgaben der instationaren Gasdynamik, z. B. Riickwurfgesetze von Wellen groBer Amplituden an Verzweigungen, die rechnerisch nicht oder nur sehr schwer behandelt werden konnen und auch der unmittelbaren Beobachtung schwer zuganglich sind, durch ZuriickfUhren auf die Fliissigkeitsstromung experimentell viel einfacher zu losen. Die praktische Erprobung des Modellverfahrens konnte bisher aus auBeren Griinden noch nicht durchgefUhrt werden, doch werden grundsatzIiche Schwierig keiten bei der Anwendung nicht auftreten.l) Es ist zu erwarten, daB das Verfahren sich fur Untersuchung verschie:1ener Probleme grundsatzIicher und spezieller Art ein Anwendungsgebiet erobern wird. Schrifttum. 1m Text angefilhrt: 1. Hansen: Thermodynamische Rechnungsgrund1agen filr Vel'brennUl l.gskra.ftmaschinen und ihre Anwendung aruf den Hohenmotor. VDl-ForschungS heft 344. 2. List H.: Del' EinfiruB des Abgasgehaltes del' Ladung auf das Pi der Dieselmotoren. Mitt. techno lnst. Tungchi-Univers Hat, Woosung, China, 1931. 3. HoLd: Untexsuchungen von Spiilsystemen an del' ziindenden Zweitaktmaschine. MTZ, 1940, S.347.

Spis treści

A. Allgemeine Grundlagen.- I. Begriffsbestimmungen.- II. Zusammenhänge zwischen Ladungswechsel, Wirkungsgrad und Leistung.- 1. Der Einfluß des Ladungswechsels auf den Wirkungsgrad.- a) Ladungswechselarbeit im Zylinder.- b) Arbeitsaufwand für Spülpumpen und Lader.- c) Arbeitsgewinn durch Ausnützung der Abgasenergie.- d) Gesamteinfluß des Ladungswechsels auf den Wirkungsgrad.- 2. Der Einfluß der Ladungswechselarbeiten auf die Leistung.- III. Der Ladungswechsel der vollkommenen Maschine.- 1. Der Erfolg des Ladungswechsels und der Ladungsaufwand.- 2. Der Einfluß des Ladungswechsels auf den Wirkungsgrad.- a) Der Einfluß der Ladungswechselarbeit im Zylinder.- b) Arbeitsaufwand für Lader und Spülpumpen.- c) Arbeitsgewinn durch Ausnützung der Abgasenergie.- d) Gesamtwirkungsgrad der vollkommenen Maschine unter Berücksichtigung von Ladungswechselarbeit, Laderarbeit und Abgasmaschinenarbeit.- ?) Nicht aufgeladener Viertakt ohne Abgasausnützung.- ?) Aufgeladener Viertakt ohne Abgasausnützung.- ?) Zweitaktmotor.- ?) Der nicht aufgeladene Viertaktmotor mit Ausnützung der Abgasenergie.- ?) Die aufgeladene Viertaktmaschine mit Ausnützung der Abgasenergie.- ?) Zweitaktmotor mit Ausnützung der Abgasenergie.- 3. Der Einfluß des Ladungswechsels auf die Leistung.- a) Nicht aufgeladener Viertaktmotor ohne Abgasausnützung.- b) Aufgeladener Viertaktmotor ohne Abgasausnützung.- c) Zweitaktmotor.- d) Nicht aufgeladener Viertaktmotor mit Ausnützung der Abgasenergie.- e) Aufgeladener Viertaktmotor mit Ausnützung der Abgasenergie.- f) Zweitaktmotor mit Ausnützung der Abgasenergie.- 4. Die vollkommene Maschine bei abnormalem Außenzustand, der Höhenmotor.- 5. Folgerungen aus den Ergebnissen.- IV. Allgemeine Zusammenhänge zwischen Erfolg des Ladungswechsels und Leistung.- 1. Viertakt ohne Aufladung. Zweitakt.- 2. Viertaktmotor mit Aufladung.- V. Die Teilung der Verluste beim Ladungswechsel.- B. Die rechnerische Behandlung der Strömungsvorgänge beim Ladungswechsel.- I. Einleitung.- II. Systeme ohne Rohrleitung.- 1. Einströmen in den Zylinder bei unveränderlichem Außendruck.- a) Allgemeines.- b) Einfluß der Veränderung des Außenzustandes und der Erwärmungszahl auf den Liefergrad.- ?) Änderung des Außendruckes.- ?) Änderung der Außentemperatur.- ?) Änderung der Aufheizungszahl ?e.- c) Die während des Einsaugens zugeführte Wärme.- d) Energiebilanz des Einströmvorganges.- 2. Ausströmen aus dem Zylinder.- a) Allgemeines.- b) Der Einfluß von Druck- und Temperaturänderungen auf das Ausströmen.- ?) Veränderung des Druckes.- ?) Veränderung der Temperatur.- c) Die Energiebilanz des Ausströmvorganges.- 3. Gleichzeitiges Ein- und Ausströmen.- a) Allgemeines.- b) Einfluß einer Veränderung der allgemeinen Zustandlage.- c) Energiebilanz des Spülvorganges.- 4. Die Einschaltung von Behältern in das Einström- und Ausströmsystem.- a) Allgemeines.- b) Spülen eines Zylinders aus einem Spülbehälter bei Auspuff ins Freie oder in einen sehr großen Auspufftopf.- c) Kurbelkastenspülung.- ?) Selbsttätiges Ventil als Einlaßorgan.- ?) Einlaß durch den Kolben gesteuert.- d) Ausströmen aus einem Zylinder mit nachgeschaltetem Auspufftopf (gesamter Auspuff beim Viertakt, Vorauspuff beim Zweitakt).- e) Spülen eines Zylinders mit vorgeschaltetem Spülbehälter und nachgeschaltetem Auspufftopf.- III. Vorgänge in den Rohrleitungen des beim Ladungswechsel durchflossenen Kanalsystems.- 1. Allgemeines über die nichtstationäre Strömung in Bohren.- 2. Rückwurf und Durchgang der Wellen an den Unstetigkeitsstellen der Leitung.- a) Unstetigkeitsstellen ohne Druckabfall, Kohrverzweigungen.- b) Unstetigkeitsstellen mit Druckabfall.- ?) Unstetigkeiten mit verschwindendem oder unendlichem Speichervermögen (Rechnen mit Augenblickswerten).- ? 1. Blende zwischen zwei Kohren.- ? 2. Einströmen in ein Eohr mit Blende am Anfang aus dem Freien oder aus einem sehr großen Behälter.- ? 3. Ausströmen aus einem Rohr mit Blende am Ende ins Freie oder in einen sehr großen Behälter.- ? 4. Querschnittsänderung im Rohr.- ?) Unstetigkeitsstellen mit endlichem Speichervermögen. (Berechnung der Druckänderungen in einem Zeitabschnitt).- ? 1. Anschluß einer Rohrleitung an einen Zylinder.- ? 1, 1. Einströmen.- ? 1, 2. Ausströmen.- ? 1, 3. Gleichzeitiges Ein- und Ausströmen.- ? 2. Anordnungen mit Behältern von unveränderlichem Rauminhalt in Rohrleitungen.- ? 2, 1. Allgemeines über die rechnerischen Ansätze.- ? 2, 2. Anschluß von Rohrleitungen an Behältern ohne Drosselung.- ? 2, 3. Anschluß von Rohrleitungen an Behälter mit einseitiger Drosselung.- ? 2, 3, 1. Drosselung im Eintritt, vernachlässigbarer Druckabfall beim Austritt.- ? 2, 3, 2. Drosselung im Austritt, drosselungsfreier Eintritt.- ? 3. Zylinder mit den Steuerorganen vor- bzw. nachgeschalteten Behältern und angeschlossenen Rohrleitungen ohne Drosselung zwischen Rohrleitung und Behälter.- ? 3, 1. Einströmen.- ? 3, 2. Ausströmen.- ? 3, 3. Gleichzeitiges Ein- und Ausströmen.- c) Überlagern von Druckschwankungen bei linearisierten Randbedingungen.- ?) Allgemeines.- ?) Zylinder mit anschließender Leitung für Ein- und Auslaß.- ? 1. Grundwerte und überlagerte Schwankungen bei gegebenem Leitungsdruck.- ? 2. Überlagerte Schwankungen bei gegebenem Brandungsdruck.- ?) Spülen eines Zylinders mit Auspuffleitung durch eine Kurbelkastenpumpe mit Ansaugleitung.- ? 1. Bestimmen der Grundwerte.- ? 1, 1. Ansaugperiode.- ? 1, 2. Spülperiode.- ? 2. Überlagerte Schwankungen bei gegebenem Brandungsdruck.- ? 2, 1. Ansaugperiode.- ? 2, 2. Spülperiode.- ?) Behälter in der Leitung mit Drosselung am Ein- und Austritt.- ?) Blende in einer Leitung.- ?) Rohrverzweigung mit Drosselung.- 3. Sonderfälle.- a) Rohr mit zeitlichen Erweiterungen.- b) Konisches Rohr.- c) Rückwurf an Abgasturbinen.- d) Rückwurf an Ladern.- e) Rückwurf an der Trennfläche bei Temperatursprüngen im Gas.- ?) Mitbewegte Trennfläche ohne Wärmeübergang.- ?) Räumlich feste Trennfläche mit Wärmeübergang.- 4. Kanalsysteme mit kurzen Rohren.- a) Allgemeines.- b) Anwendung auf ein Spülsystem.- IV. Anwendung der entwickelten Beziehungen zur Berechnung der Strömungsvorgänge während des Ladungswechsels.- 1. Allgemeines.- 2. Vorbereitungen zur Rechnung.- 3. Beispiele.- a) Rechnerische Untersuchung des Einsaugvorganges eines Vier-Zylinder-Reihenmotors.- b) Untersuchung der Druckschwankungen in der Auspuffleitung eines 8-Zylinder-Zweitakt-V-Dieselmotors und ihrer Rückwirkungen auf Luft auf wand und Ladegrad der einzelnen Zylinder.- V. Ausblick auf die Theorie der Druckwellen mit großer Amplitude.- VI. Der Energietransport durch Druckwellen.- C. Wiedergabe der instationären Strömung in Gassäulen durch die Strömung in Kanälen mit freier Flüssigkeitsoberfläche.- I. Einleitung.- II. Theoretische Grundlagen.- 1. Wellenausbreitung in Gassäulen und in offenen Gerinnen.- 2. Drosselvorgänge.- 3. Einschalten eines Behälters mit unveränderlichem Rauminhalt in die Leitung.- 4. Einfluß einer nicht adiabatischen Zustandsänderung auf die Modellmaßstäbe.- 5. Behälter mit veränderlichem Rauminhalt, Zylinder.- III. Ausführung eines Modells.- IV. Anwendung der Modellähnlichkeit zur Klärung gasdynamischer Fragen.- V. Zusammenfassung.- Schrifttum.- Anhang: Tabellen und Tafeln.- Übersicht der öfter verwendeten Formelzeichen.