Das Viertaktverfahren

Zur Steuerung des Gaswechsels wird hier eine mit halber Motordrehzahl drehende Steuerwelle, die Nockenwelle, von der Kurbelwelle angetrieben. Die Nockenwelle öffnet die für das Aus- schieben der verbrauchten Gase und Ansaugen der Frischgase separat ausgelegten Gaswechselventile gegen die Ventilfedern. Kurz vor dem unteren Totpunkt (UT) öffnet das Auslaßventil und bei überkritischem Druckverhältnis verlassen während dieses Vorauslassens ca. 50% der Brenngase den Brennraum.

Der sich nach oben bewegende Kolben sorgt während des Ausschub-Taktes für eine nahezu vollständige Entfernung der Brenngase aus dem Brennraum. Kurz vor dem oberen Totpunkt des Kolbens (OT) öffnet das Einlaßventil bei noch geöffnetem Auslaßventil. Zur Unterscheidung zum Zünd-OT (ZOT), bei dem die Verbrennung abläuft, nennt man diese Stellung der Kurbelwelle den Gaswechsel-OT (GOT) oder auch Überschneidungs-OT (ÜOT), weil sich in diesem Bereich die sonst strikt getrennten Einlaß- und Auslaßvorgänge überschneiden. Kurz nach GOT schließt das Auslaßventil und bei geöffnetem Einlaßventil kann der sich nach unten bewegende Kolben Frischluft ansaugen. Dieser zweite Takt des Gaswechsels, der Ansaugtakt, dauert bis kurz nach UT. Mit Verdichtung und Verbrennung (Expansion) schließen sich die beiden restlichen Takte des Viertaktverfahrens an.

Während der Überschneidungsphase strömen beim drosselgesteuerten Ottomotor vor allem bei Teillast infolge hohen Saugrohrunterdrucks Abgase direkt vom Brennraum in den Einlaßkanal oder vom Auslaßkanal zurück in den Brennraum und dann in den Einlaßkanal. Diese innere Abgasrückführung wirkt sich besonders im Leerlauf ungünstig aus. Sie kann aber nicht ganz vermieden werden, da ein Kompromiß zwischen befriedigendem Leerlaufverhalten einerseits und ausreichenden Zeitöffnungsquerschnitten der Ventile bei hohen Drehzahlen andererseits gefunden werden muß.

Ein frühes Öffnen des Auslaßventils ermöglicht einen großen Vorauslaß und garantiert damit geringe Restgasverdichtung durch den nach oben gehenden Kolben, verringert aber die indizierte Arbeit der Brenngase. Die Steuerzeit "Einlaßventil schließt" (ES) beeinflußt entsprechend den Liefergradverlauf über der Drehzahl. Bei frühem Schließen des Einlaßventils (ES) wird das Liefergradmaximum im unteren Drehzahlbereich liegen, bei spätem Schließen im oberen Bereich. Einlaß- und Auslaßventile können durch stationäre Durchströmuntersuchungen anhand der Durchflußziffer oder des Kanalwirkungsgrades beurteilt werden. Dabei ist es sinvoll, die Auslaßkanäle im unteren Ventilhubbereich anhand von überkritischen Druckverhältnissen, wie sie beim Vorauslaß auftreten, zu bewerten. Die für Einlaß- und Auslaßkanäle gängigen Kanalwirkungsgrade zeigen, daß die Erzeugung der Drallströmung der Verbrennungsluft im Zylinder durch Einlaßkanalgestaltung eine drastische Verschlechterung des Kanalwirkungsgrades und damit der Zylinderfüllung bedeutet.


Die Maschine des Wartburg 1.3.
Der Viertaktablauf.
Nachteile des Viertaktverfahrens

Hoher Bauaufwand für die Ventilsteuerung. Durch die Nutzung nur jeder zweiten Wellenumdrehung zur Arbeitserzeugung wird die Leistungsdichte verringert.

 

Vorteile des Viertaktverfahrens

Sehr gute Zylinderfüllung im gesamten Drehzahlbereich, große Unempfindlichkeit gegen Druckverluste im Auspuffsystem sowie relativ gute Beeinflussungsmöglichkeiten des Liefergradverlaufs durch Wahl der Steuerzeiten nach Anpassung des Saugsystems.

 

Störungssuche

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