MOTOR Steuerung 8Le
MOTOR Steuerung 8Le
MOTOR Steuerung 8Le
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
Lernziele 3. Semester<br />
Motorsteuerung<br />
- die <strong>Steuerung</strong>sarten OHC, DOHC und OHV benennen<br />
- die Bauarten und Aufgaben folgender Bauteile erklären: Nockenwelle, Stös-<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
sel, Ventilspielausgleichselemente, Kipphebel, Schwinghebel (Schlepphe-<br />
bel), Ventilfeder und Ventil<br />
- Stirnrad-, Ketten- und Zahnriemenantriebe benennen<br />
- Spannvorrichtungen von Ketten- und Zahnriemenantrieben nennen<br />
- die Gründe für das Ventilspiel sowie die Auswirkungen von falschem Ventil-<br />
spiel erläutern<br />
- ein typisches Steuerdiagramm des Otto- und Dieselviertaktmotors erklären<br />
- die Gründe für den Einsatz einer variablen Ventilsteuerung nennen<br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
Motorsteuerung<br />
1. Aufgabe<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Dauer und Zeitpunkt des (Frischgas-) Ansaugens und des<br />
.....................................................................................................................<br />
(Abgas-) Ausstossens steuern.<br />
.....................................................................................................................<br />
.....................................................................................................................<br />
2. <strong>Steuerung</strong>sarten<br />
→ Nach Anordnung der Ventile (DIN-Norm)<br />
Untengesteuerte Motoren → ..................................... Ventile → veraltet<br />
Obengesteuerte Motoren → ....................................... Ventile<br />
→Nach Anordnung der Nockenwelle (SAE-Norm)<br />
Demo mit EFA2: Motormechanik Motorsteuerung diverse<br />
stehende<br />
hängende<br />
OHV → overhead valve<br />
obengesteuerter Motor<br />
K .................................................<br />
(NW untenliegend)<br />
.................................................<br />
Nockenwelle<br />
4 1 → ..........................................<br />
Stössel<br />
5 2 → ..........................................<br />
Stösselstange<br />
3 3 → ..........................................<br />
Ventilfeder<br />
2 4 → ..........................................<br />
Ventil<br />
1 5 → ..........................................<br />
CIH → camshaft in head<br />
Nockenwelle im.<br />
K .................................................<br />
Zylinderkopf<br />
.................................................<br />
Kipphebel<br />
K → ..........................................<br />
OHC → overhead camshaft<br />
Obenliegende<br />
K .................................................<br />
Nockenwelle<br />
.................................................<br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
3. Bauteile<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Kurbelwellenrad<br />
Kettenspanner<br />
Nockenwelle<br />
Stössel<br />
Kipphebel<br />
DOHC → double overhead<br />
S camshaft<br />
T<br />
.................................................<br />
.................................................<br />
S → ..........................................<br />
..........................................<br />
T → ..........................................<br />
1 → .................................................... 2 → ...................................................<br />
3 → .................................................... 4 → ...................................................<br />
5 → ....................................................<br />
6 → .................................................... 7 → ...................................................<br />
8 → ....................................................<br />
2 obenliegende<br />
Nockenwellen<br />
Schwing- oder<br />
Schlepphebel<br />
Tassenstössel<br />
Rollenkette<br />
Nockenwellenrad<br />
Stösselstange<br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Erklären Sie mit Hilfe des Fachbuches die Aufgabe folgender Bauteile:<br />
Muss die Hubbewegung der Ventile zum<br />
Nockenwelle: .........................................................................................<br />
richtigen Zeitpunkt und in der richtigen<br />
.........................................................................................<br />
Reihenfolge durchführen und das Schliessen<br />
.........................................................................................<br />
durch die Feder ermöglichen.<br />
.........................................................................................<br />
halb<br />
→ Dreht ............................ so schnell wie die Kurbelwelle.<br />
gleich<br />
→ Dreht ............................. schnell wie die Zündverteiler.<br />
Überträgt Nockenwellendrehbewegung als<br />
Stössel: .........................................................................................<br />
Hubbewegung auf die Ventile.<br />
.........................................................................................<br />
Nimmt Seitenkräfte auf.<br />
.........................................................................................<br />
.........................................................................................<br />
Ausgleich des Ventilspiels durch Öldruck.<br />
Hydr. Stössel: .........................................................................................<br />
Ermöglicht spielfreie (wartungfreie)<br />
.........................................................................................<br />
Ventilsteuerung.<br />
.........................................................................................<br />
.........................................................................................<br />
Die Hubbewegung der Nockenwelle auf den<br />
Kipphebel: .........................................................................................<br />
Ventilschaft umlenken.<br />
.........................................................................................<br />
.........................................................................................<br />
Ventile schliessen und geschlossen halten<br />
Ventilfeder: .........................................................................................<br />
(Ansaugtakt).<br />
.........................................................................................<br />
.........................................................................................<br />
.........................................................................................<br />
Verbrennungsraum abdichten, Gaswege<br />
Ventil: .........................................................................................<br />
freigeben, Wärme abführen.<br />
.........................................................................................<br />
.........................................................................................<br />
.........................................................................................<br />
Einlassventil Aus<br />
→ ...................................................ist grösser als ............-<br />
lassventil<br />
............................................. (Überdruck im Zylinder).<br />
→ Auslassventil teilweise als Hohlventil (mit Natrium-<br />
füllung) wegen besserer ..........................................<br />
→ 4 Ventile pro Zylinder bewirken .................................<br />
Füllung / Entleerung<br />
.................................................<br />
Wärmeableitung<br />
bessere<br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
4. Nockenwellen-Antriebsarten<br />
→ Stirnradantrieb (selten)<br />
→ Kettenantrieb<br />
Nockenwellen-<br />
kettenrad<br />
Kurbelwellen-<br />
kettenrad<br />
→ Zahnriemenantrieb<br />
schrägverzahnte<br />
- .......................................................<br />
Zahnräder<br />
.......................................................<br />
Laufruhe<br />
(................................................)<br />
gepresstes Hartewebe,<br />
- .......................................................<br />
Leichtmetall oder<br />
.......................................................<br />
Stahlzahnräder (im Öl)<br />
.......................................................<br />
.......................................................<br />
.......................................................<br />
für grosse Distanzen<br />
- .......................................................<br />
.......................................................<br />
billig<br />
- .......................................................<br />
laut<br />
- .......................................................<br />
mehrere Wellen<br />
- .......................................................<br />
antreibbar<br />
.......................................................<br />
billig<br />
- .......................................................<br />
leise<br />
- .......................................................<br />
leicht<br />
- .......................................................<br />
keine Schmierung<br />
- .......................................................<br />
vorgespannt oder mit<br />
- .......................................................<br />
Spannvorrichtung<br />
.......................................................<br />
regelmässiger Ersatz<br />
- .......................................................<br />
notwendig<br />
.......................................................<br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Zahnriemen-/Kettenspannvorrichtungen<br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
5. Ventilspiel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Wärmeausdehnung<br />
Grund: ..............................................................................................<br />
Ventilverlängerung<br />
..............................................................................................<br />
Leistungsverlust<br />
Zu klein: ..............................................................................................<br />
Ventilsitz verbrennt<br />
..............................................................................................<br />
Druckverlust<br />
..............................................................................................<br />
Ventil bleibt .................................................. geöffnet.<br />
Zu gross: ..............................................................................................<br />
6. Arbeits- / Steuerdiagramm<br />
länger<br />
Leistungsverlust (Füllung schlecht)<br />
Ventilgeräusch<br />
..............................................................................................<br />
erhöhter Verschleiss<br />
..............................................................................................<br />
kürzer<br />
Ventil bleibt .................................................. geöffnet.<br />
→ Arbeitsdiagramm eines 4-Takt-Otto-Motors:<br />
Demo mit EFA2: Aufbau und Wirkungsweise des Viertaktmotors<br />
Arbeitsdiagramm Tatsächliches p-V-Diagramm<br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
→ Steuerdiagramm eines 4-Takt-Otto-Motors:<br />
Zeichnen Sie ein Steuerdiagramm mit den folgenden Daten:<br />
Eö → 12 ° v OT Aö → 46 ° v UT Zzp → 6 ° v OT<br />
Es → 47 ° n UT As → 12 ° n OT<br />
1) Zeichne die Ventilüberschneidung ein. Wie viele KW° sind es?<br />
.......................................................................................................<br />
2) Wie viele KW° ist das EV, wie viele das AV geöffnet?<br />
.......................................................................................................<br />
→ Diagramm der Zünd- und Arbeitstaktfolge:<br />
4-Zylinder-Reihenmotor → Zündabstand: ................... °<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
24 Grad<br />
OT<br />
UT<br />
Ev 239 Grad / Av 238 Grad<br />
90<br />
1 – 3 – 4 – 2<br />
→ Zündfolge: .........................<br />
Arbeiten Ausstossen Ansaugen Verdichten<br />
Ausstossen Ansaugen Verdichten Arbeiten<br />
Verdichten Arbeiten Ausstossen Ansaugen<br />
Ansaugen Verdichten Arbeiten Ausstossen<br />
0° 180° 360° 540° 720°<br />
SVBA GD: 85 bis 95 / SVBA ZL: 87 bis 98<br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
Variabel Ventilsteuerung<br />
VVT System MIVEC (Mitsubishi)<br />
Das VVT-System ermöglicht somit die Änderung des Zeitpunktes des Öffnens bzw. des<br />
Schließens der Ein- und Auslassventile.<br />
Bedeutung des Begriffs MIVEC: „Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control“.<br />
Die Hauptvorteile des VVT-Systems sind:<br />
- verbessertes Drehmoment im gesamten Drehzahlbereich<br />
- Stabilität des Motors im gebremsten Leerlauf<br />
- weniger Kraftstoffverbrauch<br />
- weniger Schadstoffemissionen (HC, CO, NOx)<br />
Die Tatsache, dass das VVT-System an 2 Nockenwellen installiert ist, ermöglicht eine<br />
Verbesserung der internen Abgasrückführung (IGR) und der Zylinderfüllung zugunsten<br />
des (geringeren) Kraftstoffverbrauchs.<br />
Die Erfassung der tatsächlichen Position der Nockenwelle, und damit die Feststellung<br />
des oberen Totpunktes (OT) der einzelnen Zylinder, wird anhand folgender gegebener<br />
Informationen möglich:<br />
- Motordrehzahlsensor (Ortung der Anzahl fehlender Zähne)<br />
- Nockenwellensensor der Auslassseite (Ortung des Übergangs zwischen den Zuständen<br />
hoch und niedrig)<br />
- Nockenwellensensor der Einlassseite (Ortung des Übergangs zwischen den Zuständen<br />
hoch und niedrig)<br />
Das MIVEC-System steuert und verändert die Phasen der Nockenwellen gemäß dem im<br />
CMM gespeicherten Kennfeld.<br />
Die wichtigsten der vom CMM berücksichtigten Parameter sind die Last und die Drehzahl<br />
des Motors.<br />
Die Nockenwellen-Phasenschieber sind vom Motoröldruck, der über Elektroventile zur<br />
variablen Ventilsteuerung gelangt, gesteuert.<br />
Die Nockenwellenrad-Phasenschieber bestehen aus folgenden Einzelkomponenten:<br />
- einer Aufnahme mit einer externen Verzahnung, in die die Steuerkette greift,<br />
- einem inneren, öldruckgesteuert verschobenen Rotor (der die Phasenverschiebung<br />
der Nockenwellen ermöglicht)<br />
Phasenver<br />
schieber<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Aufnahme<br />
Externe Verzahnung<br />
Rotor<br />
Voreilkammer<br />
Nacheilkammer<br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Aufnahme<br />
Rotor<br />
Die Ölversorgung Phasenschieber der Nockenwellen erfolgt über die im Zylinderkopf<br />
montierten Steuerelektroventile.<br />
Das von der Ölpumpe kommende Motoröl zirkuliert im Zylinderkopf und versorgt dann<br />
durch die in den Nockenwellen integrierten Kanäle die Phasenschieber.<br />
Die Nockenwellen-Phasenschieber besitzen Arretierdorne, die ihre Position blockieren,<br />
wenn der Öldruck nicht ausreichend ist. Zusätzlich ist der Nockenwellen-Phasenschieber<br />
der Auslassseite mit einer Rückholfeder versehen.<br />
Ölzulauf-Bohrungen der VVT-<br />
Phasenschieber<br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
Elektroventile<br />
Die Elektroventile der variablen Ventilsteuerung sitzen auf der Motorsteuerungsseite im Zylinderkopf.<br />
Sie befinden sich gegenüber den Nockenwellen<br />
Diese Elektroventile ermöglichen<br />
die <strong>Steuerung</strong> der Phasenschieber-Position<br />
durch<br />
Beaufschlagen der einen<br />
oder anderen Rotorseite mit<br />
einem entsprechend variiertem<br />
Öldruck.<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
zum Rotor<br />
Voreilseite<br />
Ölrücklauf<br />
Ölzulauf<br />
zum Rotor<br />
Nacheilseite<br />
Ölrücklauf<br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
Funktionsprinzip Phasenverschiebung<br />
Repetition<br />
• Einlass Öffnet (EÖ)<br />
Dieser Voreilwinkel verhindert, dass die Gassäule vor dem/den geschlossenen Einlassventil(en)<br />
zum Stehen kommt und verbessert zudem den Liefergrad. Das heißt,<br />
das Einlassventil öffnet sich schon, bevor das Auslassventil komplett geschlossen ist;<br />
das beschleunigt den Gaswechselvorgang, da die Frischgase die verbrannten Gase<br />
beim Eintritt aus dem Zylinder verdrängen.<br />
• Einlass Schließt (ES)<br />
Die Gasträgheit wird genutzt, um den Füllgrad zu verbessern. Das Einlassventil<br />
schließt erst nach UT, in dem Moment in dem der Zylinderinnendruck etwa gleich<br />
Atmosphärendruck ist.<br />
• Auslass Öffnet (AÖ)<br />
Das frühe Öffnen des Auslassventils ermöglicht einen großen Vorauslass und damit<br />
eine geringe Restgasverdichtung.<br />
• Auslass Schließt (AS)<br />
Die Gasträgheit wird genutzt, den Füllgrad zu verbessern. Das Auslassventil schließt<br />
erst nach Beginn des Ansaugtakts.<br />
Hinweis:<br />
- Je mehr Ventilüberschneidung, desto mehr wird das Drehmoment begünstigt.<br />
- Je weniger Ventilüberschneidung, desto mehr wird die Leistung begünstigt.<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Drehrichtung<br />
Auslass<br />
Ventilüberschneidung<br />
EÖ<br />
ES<br />
OT<br />
UT<br />
AS<br />
AÖ<br />
Einlass<br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
Ventilhub<br />
Referenzposition<br />
In Referenzposition:<br />
- die Auslassventile sind in der Position maximaler Voreilung (AÖ max.).<br />
- Die Einlassventile sind in der Position maximaler Nacheilung (ES max.).<br />
Ab der Referenzposition:<br />
- kann die Auslassnockenwelle in Richtung spät phasenverschoben werden.<br />
- kann die Einlassnockenwelle in Richtung früh phasenverschoben werden.<br />
Auslassventil:<br />
max. Voreilung (früh)<br />
(Referenzposition)<br />
Auslassventil:<br />
max. Nacheilung (spät)<br />
Hinweis:<br />
- Der Phasenwinkel der Auslassnockenwelle beträgt gegenüber der Kurbelwelle maximal<br />
17,5°, was 35° Kurbelwelle entspricht.<br />
- Der Phasenwinkel der Einlassnockenwelle beträgt gegenüber der Kurbelwelle maximal<br />
20°, was 40° Kurbelwelle entspricht.<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Voreilung<br />
(früh)<br />
Phasenverschiebung<br />
Auslassnockenwelle = 35°<br />
VENTILÜBERSCHNEIDUNG<br />
Phasenverschiebung<br />
Einlassnockenwelle = 40°<br />
Einlassventil:<br />
max. Nacheilung (spät)<br />
(Referenzposition)<br />
Einlassventil:<br />
max. Voreilung (früh)<br />
Kurbelwellenwinkel<br />
Nacheilung<br />
(spät)<br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Allgemeine Gewerbeschule Basel<br />
<strong>MOTOR</strong> <strong>Steuerung</strong> <strong>8Le</strong><br />
Motor<br />
Automobil-Fachmann/-frau
Change language