Verbrennungsmotoren

Zur Einleitung einer chemischen Reaktion müssen die Reaktionspartner ein Min- destenergieniveau (Aktivierungsenergie) besitzen, das für die Aufspaltung bestehender Bindungen oder auch nur für die Verzerrung der Molekülstruktur zur Herstellung einer für den Reaktionsangriff günstigen Orientierung der Molekülbausteine benötigt wird. Da der Gesamtenergiegehalt einer Gasmasse nach den Gesetzen der Statistik auf die Einzelmoleküle verteilt ist (Maxwell-Boltzmann- Verteilung [12]), gibt es immer nur eine bestimmte Anzahl von Molekülen der miteinander reagierenden Substanzen, deren Energiegehalt mindestens so groß ist wie die Aktivierungsenergie. Dieser Anteil wird mit zunehmender Gemischtemperatur sehr schnell vergrößert, so daß mit der Temperatur auch die Reaktionsgeschwindigkeit rasch anwächst. Die Umsatzgeschwindigkeit wird natürlich auch mitbestimmt durch die Anzahl der pro Zeiteinheit stattfindenden Molekülkollisionen, die wiederum abhängig ist von der Gasdichte bzw. vom Gasdruck. Schließlich ist auch die Zusammensetzung des Reaktionsgemisches für die Geschwindigkeit des Reaktionsablaufs von größter Bedeutung, denn ein Stoffumsatz kann ja nur durch eine Kollision von Reaktionspartnern ausgelöst werden. Bei einem starken Übergewicht der Konzentration des einen oder anderen Partners treffen aber bei vielen Zusammenstößen Moleküle der gleichen Art aufeinander und die wenigen Elementarreaktionen, die noch ablaufen, bleiben wirkungslos, weil die dabei freigesetzten Wärmeenergien zu klein sind, um die Nachbarschaft in ausreichendem Maße aufzuheizen und dort weitere Reaktionen beschleunigt in Gang zu setzen. Diese Überlegungen zeigen, daß eine schnelle (explosive) Verbrennung, die auch einen entsprechend raschen Druckanstieg zur Folge hat, nur innerhalb eines begrenzten, mit zunehmender Temperatur und meist auch mit wachsendem Druck sich erweiternden λ-Bereiches möglich ist, siehe Bild 4.1. Bei einer zu fetten oder zu mageren Mischung kann sich eine durch noch so starke Mittel lokal eingeleitete Verbrennung nicht mehr fortpflanzen, d.h. die obere oder untere Zündgrenze (richtiger Flammenausbreitungsgrenze) ist erreicht. Es sei hier nur nebenbei erwähnt, daß die Reaktionsvorgänge auch dann verzögert werden, wenn außer den Reaktionspartnern noch Inertgasmoleküle vorhanden sind, die ja einen Teil der Stöße abfangen.

Abgesehen von Hilfsaggregatelagerungen und von Ausnahmefällen, in denen man für die Nockenwellenlagerung Nadellager einsetzt [204], werden in Pkw- und Nutzfahrzeugmotoren nur noch Gleitlager verwendet. Diese Gleitlager - in Form von Halbschalen für die Grund- und Hubzapfenlager oder als Büchsen z.B. für die Lagerung des kleinen Pleuelauges - sind als dünnwandige, einbaufertige Dreistofflager aufgebaut [178, 205]. Nach der Skizze von Bild 17.1 bestehen sie aus einer Stahlstützschale und einer etwa 0,5 mm dicken Lagerschicht (Bleibronze oder Aluminiumlegierungen), die mit einer 10 bis 30 jmm starken, galvanisch oder auch - bei den „Sputterlagern” (engl, sputter = spritzen) - mit Hilfe der Kathodenzerstäubungstechnik aufgebrachten Laufschicht aus Blei-Zinn-, Blei-Indium- oder Aluminium-Zinn-Legierungen überzogen wird. Die Stahlstützschale garan-tiert die Formhaltigkeit des Lagerkörpers und erhöht die Belastbarkeit der - not- lauffähigen - Lagerschicht. Die Laufschichten haben eine gute Einbettfähigkeit für Schmutz- und Abriebteilchen und verbessern dadurch das Einlauf- und Verschleißverhalten.