Themen:
- Angezeigte Leistung (Pi)
- Wirkleistung (Pe)
- ISO-Leistung
Angezeigte Leistung (Pi)
Die durch die Verbrennung erzeugte Leistung wird als indizierte Leistung bezeichnet. Die englische Übersetzung von „indicated power“ ist Indicated Mean Effective Pressure, abgekürzt als: IMEP. Diese innere Leistung wird aus der ermittelt Indikatordiagramm.
Die Bilder unten zeigen das gleiche Indikatordiagramm. Die rechte symbolisiert die Berechnung der Flächen: der positiven (blau) und der negativen Fläche (grün). Wenn wir die relative Oberfläche (positiv minus negativ) ermittelt haben, sprechen wir vom durchschnittlichen Verbrennungsdruck. In Wirklichkeit wird dies mathematisch über Integralrechnungen berechnet.
Mit der angegebenen Leistung betrachten wir die durchschnittliche Oberfläche im Indikatordiagramm. Die an der Kurbelwelle gemessene Leistung wird aufgrund mechanischer Verluste geringer sein.
Wirkleistung (Pe):
Die Wirkleistung (auf Englisch: Brake Mean Effective Pressure, abgekürzt BMEP) ist die Leistung, die nach Abzug der Reibungsverluste von der angegebenen Leistung übrig bleibt.
Mit dieser Formel berechnen wir die Leistung, die der Motor bei der Drehzahl, bei der das Drehmoment am höchsten ist, an sein Schwungrad abgibt. Die effektive Leistung wird geringer sein als die angegebene Leistung, da Reibungsverluste vom Kolben zu den Rädern auftreten und Nebenaggregate wie Ölpumpe, Kühlmittelpumpe und Lichtmaschine während des Motorbetriebs Leistung aufnehmen. Die Formel lautet:
In welchem:
- Pe = abgegebene Gesamtleistung;
- pe = durchschnittlicher effektiver Druck;
- Vs = Schlagvolumen;
- z = Anzahl der Zylinder;
- i = 1 für Zweitakter und 0,5 für Viertakter;
- n = Geschwindigkeit.
Der Berechnung liegen folgende Daten zugrunde:
- Durchschnittlicher effektiver Kolbendruck: 1400000 N/m² (= 14 bar);
- Hubvolumen: 1,59 dm³ (0,3975 dm³ pro Zylinder);
- Anzahl der Zylinder: 4
- 4-Takt
- Geschwindigkeit: 3000 U/min.
Nachfolgend noch einmal die Berechnung:
Wir ergänzen die Daten und berücksichtigen noch keine wissenschaftlichen Notationen.
Wichtig: wir rechnen das Hubvolumen pro Zylinder von dm³ in m³ um (dividieren durch 1000, siehe: Inhalt berechnen). Aus 0,3975 dm³ wird dann: 0,0003975 m³.
Daraus ergibt sich, dass der Motor bei der gegebenen Drehzahl eine Leistung von 55,7 kW abgibt.
Im vorherigen Beispiel wurde der durchschnittliche effektive Druck (pe) angegeben und die abgegebene Leistung (Pe) abgefragt. Allerdings können wir pe nicht einfach bestimmen. Schließlich gibt es dafür keine Messgeräte. Bei gegebenem Pe und unbekanntem Pe können wir dies immer noch herausfinden, indem wir die Formel umrechnen. Dies werden wir im nächsten Beispiel tun.
Daten eines Motors:
- Maximale Leistung: 147 kW bei 5700 U/min;
- Bohrung: 82.5 mm;
- Hub: 92.8 mm
Wir geben die Daten in die Formel ein:
Wir konvertieren die Formel so, dass die Unbekannte links vom Vergleichszeichen steht:
Das Ergebnis rechnen wir in den Druck in bar um:
ISO-Leistung:
Die ISO-Leistung wird auf dem Motorenprüfstand ermittelt, wo der Hersteller den Motor unter folgenden Betriebsbedingungen testet:
- Außenluftdruck (p) = 1 bar;
- Lufttemperatur (T) = 300 K = 26,85 Grad Celsius;
- relative Luftfeuchtigkeit (RH) = 60 %
- Kühlmitteltemperatur Einlassluftkühler (Ti) = 300 K = 26,85 Grad Celsius;
- Unterer Heizwert / Heizwert (H0) = 42 MJ/kg.
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