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About this book

Das Kraftfahrzeug ist auf nahezu allen Ebenen von thermodynamischen Prozessen geprägt: Antriebssysteme – von Verbrennungsmotoren und Hybriden bis hin zu den Elektromotoren mit Brennstoffzellen – Aufladung, Kühl- und Heizkreisläufe, Klimaanlagen, Karosserie-Aerodynamik, Dämpfungssysteme, Einspritzsysteme, Auspuffanlagen, Bremsanlagen, Reifen.

Die Thermodynamik ist allerdings durch ihre Komplexität und ihren Umfang sowie durch die phänomenologische Herangehensweise eine Herausforderung für die Ingenieure. Dieses Buch verknüpft die theoretischen Grundlagen und ihre mathematische Darstellung mit den Anwendungsgebieten in der Kraftfahrzeugtechnik. Zahlreiche spezifische Beispiele für Kraftfahrzeugingenieure und Studenten erleichtern das Verständnis und die praktische Anwendung des Grundlagenwissens. Für die Neuauflage wurden neben Korrekturen und Aktualisierungen weitere praxisgerechte Übungsbeispiele und vertiefende Fragen ergänzt.

Table of Contents

Frontmatter

1. Grundlagen der Technischen Thermodynamik

Zusammenfassung
Die Technische Thermodynamik hat sich im letzten Jahrhundert zu einer eigenständigen Wissenschaft entwickelt, deren Hauptgebiete
  • die Energieumwandlung und
  • die Energieübertragung
in technischen Systemen sind.
Cornel Stan

2. Energiebilanz: Der erste Hauptsatz der Thermodynamik

Zusammenfassung
Der 1.Hauptsatz der Thermodynamik (1.HS) entspricht dem aus der Physik bzw. der Mechanik bekannten Satz der Erhaltung und Umwandlung der Energie. Er wird in der Thermodynamik für die Systeme angewandt, die mit der Umgebung Wärme und Arbeit austauschen.
Cornel Stan

3. Arbeitsmedien: Gase und Gasgemische

Zusammenfassung
Die Arbeitsmedien, die zur Durchführung oder Steuerung von Prozessen in Kraftfahrzeugmodulen eingesetzt werden, sind zum überwiegenden Teil Fluide.
Cornel Stan

4. Energieumwandlung: Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik

Zusammenfassung
Der erste Hauptsatz der Thermodynamik (1. HS) führt zu der Erkenntnis, dass beim Ablauf einer beliebigen Zustandsänderung innerhalb eines energetisch dichten Systems dessen gesamte Energie unverändert bleibt.
Cornel Stan

5. Prozesse in thermischen Maschinen für Kraftfahrzeuge

Zusammenfassung
In Wärmekraftmaschinen werden rechtslaufende Kreisprozesse realisiert, um – wie im Kapitel 4.6.1 erläutert – zugeführte Wärme in Arbeit umzuwandeln. Dabei wird eine maximale Umwandlung angestrebt, was durch den thermischen Wirkungsgrad – gemäß Gl. (4.3) – ausgedrückt wird. Wie im Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik formuliert, resultiert die Kreisprozessarbeit aus der Differenz zwischen der zugeführten und der abgeführten Wärme, die für die Rückkehr des Arbeitsmediums in den ursprünglichen Zustand als Vorraussetzung eines zyklischen Vorgangs unumgänglich ist.
Cornel Stan

6. Arbeitsmedien: Dämpfe und Gas-Dampf-Gemische

Zusammenfassung
Wie im Kap. 3.1 erwähnt, werden zur Durchführung oder Steuerung von Prozessen in Kraftfahrzeugmodulen überwiegend Fluide eingesetzt, die in einer oder mehreren Phasen auftreten können. Für eine übersichtliche Betrachtung von Energieumwandlungsprozessen und Zustandsänderungen wurden in den bisherigen Kapiteln zunächst nur Arbeitsmedien mit einer einzigen Phase – als Gas – einbezogen. Ein Energieaustausch bzw.
Cornel Stan

7. Verbrennung

Zusammenfassung
Die Wärmezufuhr in Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge erfolgt als Umwandlung der chemischen Energie eines zugeführten Brennstoffs in Wärme infolge einer chemischen Reaktion mit Sauerstoff aus der angesaugten Luft. Bild 7.1 zeigt beispielhaft einen solchen Vorgang – als Zustandsänderung BC – innerhalb eines idealen Ottokreisprozesses.
Cornel Stan

8. Wärmeübertragung

Zusammenfassung
Eine Grundeigenschaft der Materie ist ihre Fähigkeit, wärmedurchlässig zu sein. Jedes materielle System ist im Sinne des Energieaustausches ein Träger von Wärmeübertragungen: einerseits gehört zu den Haupterscheinungsformen der Materie neben Masse auch Energie, andererseits ist die Wärme eine Form der Energie. Eine Wärmeübertragung erfolgt grundsätzlich, wenn ein Temperaturunterschied vorhanden ist, und zwar von höherer zu niedrigerer Temperatur, entsprechend jedem natürlichen Ausgleichsprozess. Die Grundarten der Wärmeübertragung sind: die Leitung, die Konvektion (der Wärmeübergang) und die Strahlung. Diese Formen erscheinen bei einer Wärmeübertragung in kraftfahrzeugtechnischen Anwendungen meist gemeinsam.
Cornel Stan

9. Messung thermodynamischer Größen

Zusammenfassung
Die thermodynamischen Messgrößen in der Kraftfahrzeugtechnik sind nach den Untersuchungszielen und -methoden sowie nach Art des entwickelten Fahrzeugmoduls einteilbar.
Cornel Stan

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