Im Rahmen dieser Studienarbeit wurden Möglichkeiten zur Realisierung einer variablen Verdichtung in PKW Motoren erarbeitet.
Zunächst fand dazu eine Einarbeitung in Form einer Grundrecherche über bestehende Konzepte statt. Aufbauend auf einer Internetrecherche, einem Patentkatalog der Firma Rücker, der im Rahmen einer vorangegangenen Diplomarbeit erstellt wurde, und der Patentdatenbank des Deutschen Patent- und Markenamtes konnte eine Einteilung der verschiedenen Konzepte in die 3 Klassen „Variation der kinematischen Längen“, „Variation der Lagerpositionen“ und „Freigabe/Verdrängen von Zusatzvolumina“ vorgenommen werden.
Ausgehend davon wurde im Team nach mindestens einem neuen Konzept je Klasse gesucht. Ergebnis waren 6 neuartige Konzepte, zu denen jeder Student eine Prinzipskizze zur konstruktiven Umsetzung anfertigte. Von den 6 Konzepten wurden jeweils 2 zur weiteren Bearbeitung einem Studenten zugewiesen. Die im Vorfeld erstellten Skizzen wurden hinsichtlich ihrer Realisierbarkeit von den einzelnen Studenten bewertet. Der erfolgversprechendste Lösungsansatz für ein Konzept bildete die Grundlage für die weitere iterative Ausarbeitung.
Dabei wurden von den einzelnen Studenten Lösungsvorschläge in Form von Handskizzen und 2D-CAD-Zeichnungen für ihre Konzepte gemacht, die im Team diskutiert wurden. Schwerpunkt der Diskussion war es, Schwachpunkte aufzudecken und entsprechende Lösungsalternativen aufzuzeigen. Diese wurden dann vom jeweiligen Studenten in die weitere Ausarbeitung des Konzeptes eingebunden. Bei der Lösungsfindung wurde nur in Detailfragen auf Fremdarbeiten bzgl. der Thematik der Studienarbeit zurückgegriffen. Standardwerke des Maschinenbaus lieferten die Grundlagen für überschlägige Berechnungen wichtiger Komponenten der Konzepte.
Ergebnis der Studienarbeit ist ein ausgearbeitetes Konzept je Student. Dazu liegen 3D-CAD-Modelle sowie 2D-CAD-Zeichnungen vor. Aufgrund des knappen Zeitrahmens erheben die ausgearbeiteten Konzepte keinen Anspruch auf sofortige Umsetzbarkeit. In der Dokumentation sind folglich alle erkannten, aber noch nicht geklärten Probleme, sowie dazugehörige prinzipielle Lösungsideen vermerkt. Für eine objektive Beurteilung der Konzepte hinsichtlich ihres energetischen und wirtschaftlichen Nutzens sowie ihrer Standfestigkeit im motorischen Betrieb sind weitere Untersuchungen und FE-Simulationen nötig.
In dieser Arbeit wurden die Konzepte „Knickpleuel ohne Anlenkstange“ und „Zylinderkopfmembran“ bearbeitet.
Inhaltsverzeichnis
- 0 Verzeichnisse
- 0.1 Inhaltsverzeichnis
- 0.2 Abbildungsverzeichnis
- 0.3 Tabellenverzeichnis
- 0.4 Verwendete Formelzeichen
- 0.5 Abkürzungsverzeichnis
- 1 Grundlagen
- 1.1 Einleitung
- 1.2 Motivation
- 1.3 Verdichtungsverhältnis
- 1.4 Variables Verdichtungsverhältnis
- 2 Patentrecherche
- 3 Konzeptfindung
- 3.1 Grundkonzepte
- 3.1.1 Zylinderkopfmembran
- 3.1.2 Schraubkolben
- 3.1.3 Knickpleuel ohne Anlenkstange
- 3.1.4 Kurbelwelle mit verschiebbarer Kurbelwange
- 3.1.5 Kolben mit absenkbarem Kolbenboden
- 3.1.6 Axial verschiebbarer Zylinderkopf
- 3.2 Ausarbeitung der Konzepte
- 4 Ausarbeitung Knickpleuel ohne Anlenkstange
- 4.1 Allgemeines
- 4.2 Bewertung der Varianten
- 4.2.1 Variante Nagel
- 4.2.2 Variante Keilhoff
- 4.2.3 Variante Schweizer
- 4.3 Fazit
- 5 Ausarbeitung Zylinderkopfmembran
- 5.1 Bewertung der Varianten
- 5.2 Detaillierungsphase
- 5.3 Auslegung des Rings
- 5.3.1 Ovaler Ring
- 5.3.2 Dimensionierung des ovalen Rings
- 5.3.3 Ansteuerung des Rings
- 5.3.4 Direkte Ansteuerung durch Öl
- 5.3.5 Ringbetätigung mit Exzenterwelle
- 5.3.6 Ansteuerung des Rings durch Stangen
- 5.3.7 Kühlung des Rings
- 5.3.8 Absicherung gegen Verkanten des Rings
- 5.4 Aufbau des Zylinderkopfs
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Ziel dieser Studienarbeit ist die Erarbeitung von Konzepten zur Realisierung einer variablen Verdichtung in PKW-Motoren. Die Arbeit untersucht verschiedene bestehende Konzepte und entwickelt darauf aufbauend neue Lösungsansätze.
- Analyse bestehender Konzepte zur variablen Verdichtung
- Entwicklung neuer Konzepte zur variablen Verdichtung
- Bewertung der Realisierbarkeit der entwickelten Konzepte
- Konstruktive Ausarbeitung ausgewählter Konzepte
- Diskussion der Herausforderungen bei der Umsetzung
Zusammenfassung der Kapitel
1 Grundlagen: Dieses Kapitel führt in die Thematik der variablen Verdichtung beim Ottomotor ein. Es werden grundlegende Begriffe wie das Verdichtungsverhältnis erklärt und die Motivation für die Entwicklung variabler Verdichtungsverhältnisse erläutert. Es dient als Basis für das Verständnis der folgenden Kapitel, die sich mit der konkreten Umsetzung befassen.
2 Patentrecherche: Hier wird die Recherche nach bestehenden Patenten zu variablen Verdichtungskonzepten beschrieben. Die Ergebnisse der Recherche bilden die Grundlage für die in Kapitel 3 präsentierte Konzepterstellung. Die Klassifizierung der gefundenen Konzepte in verschiedene Kategorien wird detailliert dargestellt, um einen systematischen Überblick zu bieten.
3 Konzeptfindung: Dieses Kapitel beschreibt den Prozess der Entwicklung neuer Konzepte für variable Verdichtungsverhältnisse. Ausgehend von den in Kapitel 2 gewonnenen Erkenntnissen werden sechs neuartige Konzepte vorgestellt. Die Beschreibung der einzelnen Konzepte und der kreative Prozess der Ideenfindung stehen im Vordergrund.
4 Ausarbeitung Knickpleuel ohne Anlenkstange: Dieses Kapitel konzentriert sich auf die detaillierte Ausarbeitung eines der in Kapitel 3 präsentierten Konzepte: das Knickpleuel ohne Anlenkstange. Verschiedene Varianten werden vorgestellt, bewertet und verglichen. Die Herausforderungen bei der Umsetzung des Konzepts, insbesondere die Schwierigkeit, eine platzsparende Arretierung des Gelenks zu finden, werden diskutiert. Das Kapitel endet mit einem Fazit, welches die Realisierbarkeit des Konzepts bewertet.
5 Ausarbeitung Zylinderkopfmembran: Ähnlich wie in Kapitel 4 wird hier ein weiteres Konzept, die Zylinderkopfmembran, detailliert untersucht. Die anfängliche Idee einer Membran wird im Verlauf des Kapitels weiterentwickelt und modifiziert, z.B. durch die Verwendung eines beweglichen starren Rings. Die verschiedenen Varianten, ihre Vor- und Nachteile, sowie die Herausforderungen bei der konstruktiven Umsetzung werden ausführlich analysiert. Das Kapitel behandelt Aspekte der Detaillierung, Auslegung, Ansteuerung und Kühlung des Rings. Die Diskussion der notwendigen Absicherung gegen Verkanten des Rings sowie der Aufbau des Zylinderkopfs runden das Kapitel ab.
Schlüsselwörter
Variable Verdichtung, Ottomotor, PKW-Motoren, Knickpleuel, Zylinderkopfmembran, Patentrecherche, Konzeptfindung, Konstruktion, Realisierbarkeit, Werkstoffe, Fertigungsverfahren.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Studienarbeit: Variable Verdichtung in PKW-Motoren
Was ist das Thema der Studienarbeit?
Die Studienarbeit befasst sich mit der Entwicklung von Konzepten zur Realisierung einer variablen Verdichtung in PKW-Motoren. Ziel ist die Analyse bestehender Konzepte, die Entwicklung neuer Lösungsansätze und die Bewertung deren Realisierbarkeit.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit?
Die Arbeit gliedert sich in fünf Hauptkapitel: Grundlagen, Patentrecherche, Konzeptfindung, Ausarbeitung Knickpleuel ohne Anlenkstange und Ausarbeitung Zylinderkopfmembran. Zusätzlich enthält sie ein Verzeichnis und eine Zusammenfassung der Kapitel.
Was wird im Kapitel "Grundlagen" behandelt?
Dieses Kapitel führt in die Thematik der variablen Verdichtung ein, erklärt grundlegende Begriffe wie das Verdichtungsverhältnis und erläutert die Motivation für die Entwicklung variabler Verdichtungsverhältnisse. Es dient als Basis für das Verständnis der folgenden Kapitel.
Was beinhaltet das Kapitel "Patentrecherche"?
Hier wird die Recherche nach bestehenden Patenten zu variablen Verdichtungskonzepten beschrieben. Die Ergebnisse bilden die Grundlage für die Konzepterstellung in Kapitel 3. Die Klassifizierung der gefundenen Konzepte wird detailliert dargestellt.
Welche Konzepte werden im Kapitel "Konzeptfindung" vorgestellt?
In diesem Kapitel werden sechs neuartige Konzepte für variable Verdichtungsverhältnisse vorgestellt. Die Beschreibung der einzelnen Konzepte und der kreative Prozess der Ideenfindung stehen im Vordergrund.
Wie werden die Konzepte "Knickpleuel ohne Anlenkstange" und "Zylinderkopfmembran" behandelt?
Die Kapitel 4 und 5 befassen sich mit der detaillierten Ausarbeitung dieser beiden Konzepte. Verschiedene Varianten werden vorgestellt, bewertet und verglichen. Herausforderungen bei der Umsetzung, Detaillierung, Auslegung und Konstruktion werden diskutiert.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Variable Verdichtung, Ottomotor, PKW-Motoren, Knickpleuel, Zylinderkopfmembran, Patentrecherche, Konzeptfindung, Konstruktion, Realisierbarkeit, Werkstoffe, Fertigungsverfahren.
Welche Ziele verfolgt die Studienarbeit?
Die Arbeit zielt auf die Analyse bestehender Konzepte zur variablen Verdichtung, die Entwicklung neuer Konzepte, die Bewertung der Realisierbarkeit der entwickelten Konzepte und die konstruktive Ausarbeitung ausgewählter Konzepte ab. Herausforderungen bei der Umsetzung werden ebenfalls diskutiert.
Gibt es eine Zusammenfassung der Kapitel?
Ja, die Arbeit enthält eine Zusammenfassung der einzelnen Kapitel, die deren Inhalte und Schwerpunkte kurz und prägnant beschreibt.
Wofür ist diese Dokumentation gedacht?
Diese Dokumentation dient der akademischen Nutzung und der Analyse von Themen in strukturierter und professioneller Weise. Die Daten stammen aus einer Verlagsgesellschaft und wurden mittels OCR gewonnen.
- Citar trabajo
- Patrick Schweizer (Autor), 2002, Variable Verdichtung beim Ottomotor, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/21102
