Verbrennungsmotor - Aufgaben und Übungen

Welche der folgenden Aussagen sind richtig?

1) Was ist ein Verbrennungsmotor?

a) Bei Verbrennungsmotoren handelt es sich um Wärmekraftmaschinen, die chemische Energie aus chemischen Stoffen (sogenannte Kraftstoffe) in mechanische Energie (in Antriebsenergie) umwandeln.

b) Bei Verbrennungsmotoren handelt es sich um Antriebsmaschinen, dabei elektrische Energie aus Kraftstoffen in mechanische Energie umgewandelt, die eine Maschine antriebt.

2) Was sind die bekanntesten Arten von Verbrennungsmotoren?

a) Die bekanntesten Verbrennungsmotoren sind der Ottomotor und der Dieselmotor. Bei beiden Arten eines Verbrennungsmotors handelt es sich um mit Kolben betriebene Wärmekraftmaschinen

b) Die bekanntesten Verbrennungsmotoren sind sogenannte "Curie"-Motoren, diese basieren auf dem Prinzip der Direkteinspritzung (des Kraftstoffes) und erreichen damit einen Wirkungsgrad von bis zu 95%

3) Welche Verbrennungsmotoren gibt es neben den in Aufgabe 2 benannten Verbrennungsmotoren und wo liegt der Unterschied zur Gruppe von Verbrennungsmotoren aus Aufgabe 2

a) Neben den in Aufgabe 2 genannten Verbrennungsmotoren gibt es noch den sogenannten Stirlingmotor und den sogenannten Van-der-Waals-Generator. Im Unterschied zu den in Aufgabe 3 genannten Verbrennungsmotoren, können Ottomotor bzw. Dieselmotor mit beliebigen Kraftstoffen betrieben werden

b) Neben den in Aufgabe 2 genannten Verbrennungsmotoren gibt es noch den sogenannten Stirlingmotor und im weitesten Sinne den Dampfmotor als Beispiel für Verbrennungsmotoren. Der Unterschied zwischen beiden Gruppen der Verbrennungsmotoren liegt (unter anderem) in der Art der Verbrennung des "Kraftstoffes".So gibt es Verbrennungsmotoren mit innerer (Ottomotor) und äußerer (Stirlingmotor) Verbrennung.

4) Wo liegt ein wesentlicher Unterschied zwischen Ottomotor und Dieselmotor?

a) Der Unterschied liegt in der "Entzündung" des Kraftstoff-Gemisches. Der Ottomotor verbrennt ein Kraftstoff-Luftgemisch, das durch eine Fremdzündung "gezündet" werden muss. Im Unterschied basieren Dieselmotoren auf Selbstzündung des Kraftstoffs, der in den Zylinder eingespritzt (und fein zerstäubt ist) wird und sich dort selbst entzündet.

b) Der Unterschied zwischen Ottomotor und Dieselmotor liegt in der Effizienz der Verbrennung bzw. dem Wirkungsgrad zwischen chemischer und mechanischer Energie. So hat Benzin eine höhere Energiedichte (45 MJ/kg) als Diesel (41 MJ/kg)

5) Nach welchem Prinzip arbeiten die Verbrennungsmaschinen (insbesondere Otto- und Dieselmotor)?

a) Verbrennungsmotoren arbeiten immer nach dem gleichen Prinzip: Ein Kraftstoffgemisch wird in einer Brennkammer entzündet. Durch die mechanische Energie aus dem Brennstoff dehnt das Gemisch sich aus und überträgt die chemische Energie auf einen beweglichen Kolben überträgt. Dieser bewegliche Kolben überträgt die thermische Energie auf eine Welle oder Achse.

b) Die heutigen Verbrennungsmotoren (egal ob Diesel oder Benzin) basieren auf dem Prinzip des viertaktigen Otto-Prozesses. Dabei laufen folgende Taktsequenzen ab: Ansaugen (1. Takt) - Verdichten (2. Takt) – Arbeiten (3. Takt) - Ausstoßen (4. Takt). Jede Taktsequenz entspricht dabei einer Auf- oder Abwärtsbewegung des Kolbens, der diese Bewegungsenergie auf eine Welle oder Achse überträgt

6) Unter welche Unterkategorie von Verbrennungsmaschinen fallen der Otto- und der Dieselmotor?

a) Ottomotor bzw. Dieselmotor sind Verbrennungsmotoren und fallen unter die Kategorie (Hub)Kolbenmaschinen, je nach der Arbeitsweise unterschieden wir zusätzlich Viertakt- und Zweitaktmaschinen. Bei den sogenannten (Hub)kolbenmotoren wird die Bewegungsenergie durch die Auf- bzw. Abbewegung des Kolbens erreicht.

b) Ottomotor bzw. Dieselmotor sind Verbrennungsmotoren und fallen unter die Kategorie Verbrennungsmaschinen mit äußerer Verbrennung. Dabei wird die Bewegungsenergie durch sogenannte Rotationskolben erreicht.

7) Wie sind die Wirkungsgrade von Ottomotor und Dieselmotor im Vergleich zueinander?

a) Der Dieselmotor ist (wie der Ottomotor) ein Hubkolbenmotor. Im Vergleich zu Ottomotoren erreichen Dieselmotoren einen höheren Wirkungsgrad (in PKW bei Volllast Wirkungsgrade von über 40 %). Dies liegt unter anderem daran, dass Dieselkraftstoff eine höhere Energiedichte (ca. 45 MJ/kg) als Benzin (ca 41 MJ/kg) aufweist, was den höheren Wirkungsgrad von chemischer zu mechanischer Energie erklärt.

b) Der Ottomotor hat einen höheren Wirkungsgrad, als der Dieselmotor. Dies liegt daran, dass der thermische Wirkungsgrad beim Ottomotor höher ist, als der des Dieselmotors. Das Verdichtungsverhältnis des Kraftstoffgemisches ist beim Ottomotor deutlich höher als beim Ottomotor. Durch dieses Verdichtungsverhältnis kann der Wirkungsgrad deutlich optimiert werden, was den höheren Wirkungsgrad des Ottomotors im Vergleich zum Dieselmotor erklärt.

Test – Verbrennungsmotoren

Suche