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About this book

Die komplexe Nutzfahrzeugtechnik anschaulich darzustellen ist Ziel dieses Werkes, das aus 9 einzelnen, in sich abgeschlossenen Beiträgen besteht. Kompakt und gut verständlich bietet es den Überblick heutiger Technik im Nutzfahrzeug. Ausgehend von den grundlegenden Anforderungen des Kunden werden die konzeptionsbestimmenden Charakteristika und Systeme in geschlossenen Beiträgen fundiert dargestellt. Dieser Band Dieselmotor gibt einen ersten Überblick über das weite Feld Dieselmotor. Er liefert erste Informationen zur mechanischen Funktion des Motors. Die Integration des Motors ins Fahrzeug sowie wichtige Systeme wie Kühlung, Kraftstoffsystem und Abgasnachbehandlung werden erläutert, so dass erste Schritte zum Verständnis des Dieselmotors in Ausbildung und Praxis ermöglicht werden.

Table of Contents

Frontmatter

1. Vorwort

Zusammenfassung
Das vorliegende Heft behandelt den Dieselmotor. Natürlich kann ein solches Übersichtsheft den Dieselmotor nicht umfänglich beschreiben. Die wichtigsten Aspekte des Dieselmotors sind hier zusammengestellt. Ich bin überzeugt, dass die Lektüre dieses Heftes erstens hilfreich ist um einen Überblick zu gewinnen, welche Aspekte wichtig sind und zweitens dem interessierten Leser den Einstieg in die unüberschaubare vertiefende Literatur erleichtern wird.
Michael Hilgers

2. Einleitung

Zusammenfassung
Der klassische Motor des Nutzfahrzeuges ist der Diesel-Verbrennungsmotor. Im Verbrennungsraum des Motors wird Diesel mit Luft verbrannt. Dabei wird die chemische Energie des Diesels zunächst in Wärme und diese Wärme in mechanische Energie umgewandelt.
Der Verbrennungsmotor ist der Treiber schlechthin für individuelle Mobilität und preisgünstigen Transport. Daher beschäftigen sich seit der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts ungezählte Firmen, Ingenieure und Erfinder mit dem Verbrennungsmotor.
Eine Heftreihe über Nutzfahrzeuge ist ohne Beitrag über den Motor undenkbar. Um aber den Umfang nicht zu sprengen, wird in diesem Heft nur der mit Diesel betriebene Hubkolbenmotor im Viertaktprinzip angesprochen, der als Reihenmotor oder als V-Motor dargestellt ist. Diese Bauart hat sich im Nutzfahrzeug durchgesetzt.
Michael Hilgers

3. Dieselkraftstoff und Luft

Zusammenfassung
Diesel – wie auch Benzin – hat eine hohe Energiedichte, lässt sich problemlos tanken und mitführen und ist praktisch überall verfügbar.
Dieselmotoren sind in der Regel sparsamer und langlebiger als Benziner; außerdem ist Dieselkraftstoff (in vielen Ländern) preisgünstiger als Benzin. Daher hat sich der dieselbetriebene Verbrennungsmotor für Nutzfahrzeuge durchgesetzt.
Diesel ist ein Gemisch aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen, die im Temperaturbereich von 150 bis 390 Grad bei der Destillation von Erdöl abgeschieden werden.
Zur Verbrennung des Dieselkraftstoffes bedarf es des Sauerstoffes. Dieser wird als Bestandteil der Luft zugeführt.
Michael Hilgers

4. Der mechanische Motor

Zusammenfassung
Das Kernstück des Motors ist der Motorblock oder Zylinderblock. Er beherbergt den Kurbeltrieb.
Unter dem Motorblock sitzt die Ölwanne. Auf dem Motorblock sitzt der Zylinderkopf bzw. die Zylinderköpfe: Es gibt Motorkonzepte mit Einzelzylinderköpfen und solche mit einteiligen Zylinderköpfen. Im Motorblock setzt der Kurbeltrieb die Expansion des Verbrennungsgases in eine Drehbewegung um.
Die Ventile öffnen und schließen sich synchron zu den Verbrennungstakten des Motors um Frischluft in den Motor strömen zu lassen und die Verbrennungsgase austreten zu lassen. Der Rädertrieb treibt die Nockenwellen an, die die Ventilöffnungen steuern.
Michael Hilgers

5. Die Integration des Motors ins Fahrzeug

Zusammenfassung
Der Dieselmotor muss in das Fahrzeug integriert werden. Er hat zahlreiche Anschlussstellen mit anderen Fahrzeugsystemen. Für jede dieser Schnittstellen wird in der Fahrzeugentwicklung definiert, welche Anforderungen die jeweils verbundenen Systeme an diese Schnittstelle stellen.
Eine definierte Schnittstelle erlaubt es, den Motor an den Triebstrang anzuflanschen. Die mechanische Bewegung des Motors wird weitergegeben über die Kupplung an das Getriebe. Die mechanische Verbindung zwischen dem Motor und dem Getriebe mit Kupplung ist standardisiert, so dass Getriebe von verschiedenen Hersteller an verschiedene Motoren angeschlossen werden können.
Des Weiteren stellt der Motor den mechanischen Antrieb verschiedener Nebenverbraucher sicher. So werden zum Beispiel Luftpresser, Lenkhelfpumpe und Klimakompressor über den Riementrieb des Motors angetrieben.
Die Motorlager oder Triebstranglager nehmen das Gewicht des Motors auf und leiten es in den Rahmen des Fahrzeugs ein.
Michael Hilgers

6. Kraftstoffsystem und Einspritzung

Zusammenfassung
Das Kraftstoffsystem besteht aus einem Niederdruckteil und einem Hochdruckteil. Der Niederdruckteil besteht aus dem Kraftstoffbehälter (Tank), einer Kraftstoffförderpumpe, dem Kraftstofffilter und den Niederdruckleitungen.
Der Hochdruckteil – das eigentliche Einspritzsystem – beginnt bei der Hochdruckpumpe. Gegebenenfalls erforderliche Hochdruckleitungen und die Einspritzdüsen (Injektoren) bringen den unter Druck stehenden Dieselkraftstoff in den Brennraum. Heute übliche moderne Dieselmotoren arbeiten mit Direkteinspritzung im Gegensatz zu älteren Motoren, bei denen der Dieselkraftstoff in eine Vorkammer oder Wirbelkammer eingespritzt wurde.
Die Einspritzung des Dieselkraftstoffes in den Zylinder ist einer der Schlüssel zu einem effizienten und sauberen Motor.
Michael Hilgers

7. Abgasstrang

Zusammenfassung
Das Abgas, das im vierten Takt aus dem Brennraum ausgestoßen wird, wird durch den Zylinderkopf über den Abgaskrümmer aus dem Motor herausgedrückt. Das ausgestoßene Abgas beinhaltet beim Verlassen der Brennräume noch wertvolle Energie. Diese zu nutzen ist die Aufgabe des Abgasturboladers. Heutige Dieselmotoren haben grundsätzlich (mindestens) einen Abgasturbolader, man spricht von aufgeladenen Motoren.
Nach dem oder den Turboladern verlässt das Abgas den eigentlichen Motor. Es wird durch die Abgasnachbehandlungsanlage geleitet, in der die Abgase gereinigt werden, um den strengen Abgasvorschriften für Fahrzeuge genüge zu tun.
Die sogenannten Rohemissionswerte des Motors, dass heißt die Schadstoffkonzentration, die in den Abgasen herrscht, wenn diese den Motor verlassen, und die Leistungsfähigkeit der Abgasanlage müssen aufeinander abgestimmt sein, damit das Gesamtsystem die Abgasgrenzwerte erfüllt. Bevor die gereinigten Abgase das Fahrzeug verlassen, durchströmen sie den Endschalldämpfer, der den Schallpegel reduziert, der über die Abgasanlage nach außen dringt.
Michael Hilgers

8. Thermodynamik

Zusammenfassung
Die Thermodynamik beschreibt die Umwandlung von einer Energieform in eine andere. Insbesondere die Energieform Wärme spielt in der Thermodynamik eine entscheidende Rolle, so dass die Thermodynamik in älteren Schriften auch als „Wärmelehre“ bezeichnet wurde. Die Energiewandlung im Motor von der chemischen Energie des Kraftstoffes über die thermische Energie der Verbrennung in mechanische Energie ist ein thermodynamischer Prozess. Der Verbrennungsmotor ist also eine thermodynamische Maschine. Zum Verständnis des Motors gehört die Thermodynamik.
Michael Hilgers

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