ЧАСТЬ 3. 9. Die Arbeitsweise des Dieselmotors

9. Die Arbeitsweise des Dieselmotors

P

A_v

E_d

Z

K_o

4.

3.

2.

1.

E_v

KW = Kurbelwelle; AV = Auslaßventil; P = Pleuel; Kh = Kurbelgehäuse;

EV = Einlaßventil; Ko = Kolben; Z = Zylinder; Ed = Einspritzdüse

Die Abbildungen 1 bis 4 zeigen Schnitte durch einen Dieselmotor. Wir erkennen einen Zylinder (Z), in dem sich der Kolben (K_o) bewegt. Der Pleuel (P) verbindet den Kolben mit der Kurbelwelle (Kw), die im Kurbelgehäuse (Kh) rotiert. Im Zylinderkopf befinden sich die Einspritzdüse (Ed), das Einlaßventil (Ev) und das Auslaßventil (Av). Wir bezeichnen diese Maschine als Viertaktmotor, denn der Arbeitszyklus dieses Motors besteht aus vier Kolbenbewegungen (Takten):

1. Ansaugtakt.

In Abb. 1 bewegt sich der Kolben nach unten. Das Einlaßventil ist geöffnet, und der Kolben saugt Luft in den Zylinder.

2. Verdichtungstakt.

Hat der Kolben seinen unteren Totpunkt erreicht, dann wird das Einlaßventil geschlossen. Der Kolben bewegt sich nach oben und verdichtet die eingesaugte Luft. Die Luft erhitzt sich dadurch auf mehrere hundert Grad Celsius (Abb. 2). Durch die Einspritzdüse wird Dieseltreibstoff in den Zylinder gespritzt.

3. Arbeitstakt.

Das Treibstoff-Luft-Gemisch entzündet sich in der erhitzten Luft und verbrennt. Temperatur und Druck im Zylinder steigen, und die heißen Verbrennungsgase pressen den Kolben nach unten. Durch den Pleuel wird die Kraft auf die Kurbelwelle übertragen (Abb. 3).

4. Auspufftakt.

Wenn der Kolben abermals seinen unteren Totpunkt erreicht hat, öffnet sich das Auslaßventil. Der Kolben bewegt sich wieder nach oben und stößt die Verbrennungsgase aus (Abb. 4).

1. Welche Satzteile gehören zusammen?

Nomen	Verb	Akkusativobjekt	Präpositionale Wendungen
Der Kolben	rotiert	Luft	mit der Kurbelwelle
Der Pleuel	saugt	den Kolben	im Zylinderkopf
Die Kurbelwelle	überträgt	die angesaugte Luft	in der erhitzten Luft
Einspritzdüse, Einlaßventil und Auslaßventil	bewegt sich	die Kraft	im Kurbelgehäuse
Der Kolben	verbindet		im Zylinder
Der Kolben	befinden sich		auf die Kurbelwelle
Der Treibstoff	entzündet sich		in den Zylinder
Der Pleuel	verdichtet

10. Treibstoffaus Wasser

Welcher Kraftstoff wird unsere Autos antreiben, wenn das Erdölzeitalter zu Ende ist? Eine interessante Alternative zum Benzin ist der Wasserstoff, denn sein Rohstoff – das Wasser – ist nahezu unbegrenzt vorhanden, und seine Verbrennung verläuft ohne schädliche Abgase und damit umweltfreundlich. Die Gewinnung des Wasserstoffs erfolgt durch chemische oder elektrolytische Zerlegung des Wassers.

	Schnittbild eines durch das Motorkühlwasser beheizten Wasserstoffspeichers
K = Kühlwasser vom Motor V = Ein- und Ausströmventil für Wasserstoff G = Metallhydrid als Granulat

Nun kann man freilich den Wasserstoff nicht in einem Benzintank transportieren, denn seine Siedetemperatur liegt bei minus 253 Grad Celsius. Dass der Wasserstoff überhaupt eine Chance im Automobil hat, ist den Metallhydriden zu verdanken. Sie entstehen aus Metall–Legierungen, etwa von Eisen, Magnesium oder Titan, an deren Atome Wasserstoffatome angelagert sind. So entsteht z. B. Magnesiumhydrid (MgH₂):

Mg + H₂ → MgH₂ + Wärme.

Bei diesem Prozeß der Anlagerung wird Wärme frei. Im Fahrzeug dagegen muß dem Metallhydrid, das sich als Granulat (G) in einem „Tank“ befindet, Wärme zugeführt werden. Nur so läßt sich der Wasserstoff wieder von den Metallatomen abtrennen und als Treibstoff zum Motor leiten.

MgH₂ + Wärme → Mg + H₂.

Dieser Bedarf an Wärmeenergie ist aber kein Nachteil, da man leicht das erhitzte Kühlwasser (K) des Motors oder die heißen Abgase durch den Tank pumpen kann.

Jeder Benzinmotor läßt sich nach geringfügigen Veränderungen auch als Wasserstoffmotor verwenden, ja man kann ohne Schwierigkeiten Motoren bauen, die sowohl mit Benzin als auch mit Wasserstoff arbeiten. Zwar sind die Kosten eines PKW mit Benzinmotor heute noch niedriger als die eines mit Wasserstoffmotor. Bei gleicher Leistung ist aber ein Wasserstoffauto billiger als alle heute herstellbaren Elektromobile.

1. Was steht im Text?

1.

a) Es gibt noch keinen geeigneten Treibstoff für den Motor.

b) Der Treibstoff für den Motor ist zu teuer.

c) Der Treibstoff für den Motor ist fast unbegrenzt vorhanden.

d) Der richtige Treibstoff für den Motor ist nur begrenzt vorhanden.

2.

a) Die Funktionsweise des Wasserstoffmotors ist relativ einfach.

b) Die Arbeitsweise des Wasserstoffmotors ist einfacher als die des Benzinmotors.

c) Die Arbeitsweise des Wasserstoffmotors ist relativ kompliziert.

d) Die Funktionsweise des Wasserstoffmotors ist sehr kompliziert.

3.

a) Dem Metallhydrid wird Granulat zugeführt.

b) Einem Metallhydrid wird Wärme zugeleitet.

c) Dem Tank wird Metallhydrid zugeführt.

d) Metallhydrid und Granulat leiten Wärme ab.

4.

a) Der Energiebedarf wird durch Wärme gedeckt.

b) Der Bedarf an erhitztem Kühlwasser muß gedeckt werden.

c) Das erhitzte Kühlwasser muß gekühlt werden.

d) Der Wärmeenergiebedarf kann durch erhitztes Kühlwasser gedeckt werden.

5.

a) Jeder Benzinmotor läßt sich jederzeit ohne Veränderungen als Wasserstoffmotor verwenden.

b) Ein Benzinmotor läßt sich nach einer Reihe von Veränderungen als Wasserstoffmotor verwenden.

c) Ein Benzinmotor läßt sich nicht als Wasserstoffmotor verwenden.

d) Ein Benzinmotor läßt sich nach geringen Veränderungen als Wasserstoffmotor verwenden.

6.

a) Die Verbrennung im Wasserstoffmotor läuft ohne Gas ab.

b) Die Abgase bei der Verbrennung sind unschädlich.

c) Die Verbrennung im Wasserstoffmotor geschieht ohne Abgase.

d) Bei der Verbrennung im Wasserstoffmotor entstehen fast keine schädlichen Abgase.

7.

a) Man kann Motoren bauen, die mit Wasserstoff und mit Benzin arbeiten.

b) Es ist nicht möglich Motoren zu bauen, die mit Wasserstoff und Benzin arbeiten.

c) Bald kann man Motoren bauen, die mit Wasserstoff und Benzin arbeiten.

d) Es ist noch nicht gelungen, Motoren zu bauen, die mit Wasserstoff und Benzin arbeiten.

8.

a) Der Benzinmotor ist billiger und umweltfreundlicher als der Wasserstoffmotor.

b) Der Wasserstoffmotor ist umweltfreundlicher und billiger als der Benzinmotor.

c) Der Wasserstoffmotor ist umweltfreundlicher als der Benzinmotor.

d) PKWs mit Benzinmotoren sind teurer als Autos mit Wasserstoffmotoren.

2. Verbinden Sie bitte die Sätze bzw. Satzteile, indem Sie folgende Konjunktionen verwenden:

zwar – aber; weder – noch; sowohl – als auch; entweder – oder

1. Heute werden unsere Autos mit Benzin angetrieben. In 100 Jahren ist das sicherlich nicht mehr der Fall.

2. Im nächsten Jahrhundert werden die Erdölvorräte erschöpft sein. Dann gibt es vielleicht die Möglichkeit, Wasserstoff als Treibstoff zu verwenden.

3. Wasserstoff kann man nicht in einem Benzintank transportieren. Dank den Metallhydriden hat er eine Chance, im Auto eingesetzt zu werden.

4. Legierungen können aus Eisen, Magnesium und Titan hergestellt werden.

5. Benzin und Wasserstoff sind nicht kostenlos.

6. Ein Motor kann als Benzin– und als Wasserstoffmotor verwendet werden.

7. Man könnte auch Autos bauen, die mit Benzin und mit Wasserstoff fahren können.

8. Heute ist ein Auto mit Benzinmotor billiger als eins mit Wasserstoffmotor. Autos mit Wasserstoffmotoren sind kostengünstiger und leistungsfähiger als Elektromobile.

9. Wasserstoff wird durch chemische oder elektrolytische Zerlegung des Wassers gewonnen.

11. Energiespeicher unter der Erde

Der Bedarf an Elektrizität im Laufe eines vollen Tages ist nicht konstant. Nachts brauchen wir viel weniger elektrische Energie als am Tag; nachts muß daher eine ganze Reihe von Kraftwerken, die relativ billig Elektrizität erzeugen könnten, ihren Betrieb unterbrechen. Für den „Nachtstrom“ hat man gewöhnlich keine Verwendung. Wäre es nicht möglich, die überschüssige Nachtenergie zu speichern und sie tagsüber dem Netz zuzuführen, wenn sie dringend benötigt wird? Doch die Speicherung von großen Mengen elektrischer Energie bereitet bis heute Schwierigkeiten.

H = Hohlräume als Luftspeicher; S = Salzstock; M = elektrische Maschine, Motor und Generator; N = Netz;	V = Verdichter; B = Brennkammer; G = Gasturbine; E = Erdgasspeicher

In der Nähe von Bremen arbeitet seit Dezember 1978 ein Kraftwerk, das das Problem der Energiespeicherung auf eine ganz neue Art gelöst hat. Während der Nacht nutzt die Anlage die überschüssige Energie, um Luft in zwei große Hohlräume (H) unter der Erde zu pressen. Die Hohlräume befinden sich in 650 m Tiefe in einem Salzstock (S) und haben ein Volumen von insgesamt 300 000 m³; das ist mehr als der Rauminhalt des Kölner Doms. Die Hohlräume wurden künstlich geschaffen, indem man Wasser in den Salzstock pumpte, das das Salz löste. Die Salzlösung wurde ins Meer geleitet.

Der zentrale Teil der Anlage besteht aus einer elektrischen Maschine (M), die sowohl als Motor als auch als Generator arbeiten kann. In der Nacht arbeitet die Maschine als Motor. Da in den Nachtstunden genügend billige Elektrizität zur Verfügung steht, erhält der Motor die Energie aus dem Netz (N) und treibt einen Verdichter (V) an, der Luft in die Luftspeicher pumpt. Vor dem Eintritt in die Speicher wird die komprimierte und dadurch erhitzte Luft durch Kühler auf etwa 50 Grad Celsius abgekühlt, damit bei dem gewünschten Druck möglichst große Luftmassen in den Hohlräumen Platz finden. Der maximale Druck in den Speichern beträgt 72 bar.

Wenn am Vormittag der Energiebedarf am größten ist, wird die nachts gespeicherte Energie genutzt. Die komprimierte Luft strömt durch Brennkammern (B), wo sie durch Gasflammen erhitzt wird und dadurch noch mehr Energie aufnimmt. Dann strömt die erhitzte Luft durch eine Gasturbine (G), welche die elektrische Maschine antreibt. Diese arbeitet nun als Generator. Zwei Stunden lang gibt die Anlage eine Leistung von 290 Megawatt an das Netz ab.

1. Jeweils ein Satz paßt/stimmt nicht. Welcher?

1.

a) Der Elektrizitätsbedarf bleibt im Laufe eines Tages nicht gleich.

b) Der Bedarf an Strom für einen ganzen Tag verändert sich nicht.

c) Im Laufe eines Tages schwankt der Strombedarf.

2.

a) Tagsüber ist der Energiebedarf viel geringer als in der Nacht.

b) In der Nacht wird deutlich weniger Energie gebraucht als am Tag.

c) Am Tag liegt der Energieverbrauch weit über dem Verbrauch in der Nacht.

3.

a) Viele Kraftwerke, die ziemlich billig Strom erzeugen könnten, müssen nachts abgeschaltet werden.

b) Eine große Zahl von Kraftwerken, die in der Lage wären, relativ kostengünstig Elektrizität zu erzeugen, können in der Nacht nicht weiter betrieben werden.

c) Eine ganze Reihe von Kraftwerken muß nachts verstärkt Strom erzeugen.

4.

a) Man fragt sich, ob es möglich wäre, zuviel produzierte Nachtenergie tagsüber in das Netz einzuspeisen.

b) Es stellt sich die Frage, ob die Energie, die am Tag in das Netz eingespeist werden muß, aus der überschüssigen Nachtenergie gewonnen werden kann.

c) Es fragt sich, ob der Energiebedarf am Tag nicht zum Teil aus der in der Nacht zuviel produzierten Energie gedeckt werden kann.

2. Ergänzen Sie bitte die fehlenden Verben.

1. Der zentrale Teil der Anlage		aus einer elektrischen Maschine
2. Die elektrische Maschine		als Motor oder als Generator
3. Der Motor		Energie aus dem Netz
4. Der Motor		einen Verdichter
5. Der Verdichter		Luft in die Luftspeicher
6. Die komprimierte Luft		durch Kühler
7. Der maximale Druck		72 bar

12. Elektrizität aus heißen Gasen

Bisher verdoppelte sich alle fünfzehn bis zwanzig Jahre der Bedarf an elektrischei Energie. Heute schon entstehen Einheiten von Turbinen und Generatoren mit einei Leistung von über 600 000 Kilowatt; das entspricht der zwölfmillionenfachen Leistung des ersten Generators von Wernei von Siemens oder der Leistung von übei 16 000 Volkswagen.

Doch die heute verwendeten Generatoren haben einen Nachteil: die Wärmeenergie des heißen Gases oder Dampfes muß erst auf eine Turbine übertragen werden, welche wiederum den Generator antreibt.

Vor einiger Zeit gelang die Konstruktion von völlig neuartigen Generatoren, welche in der Lage sind, die Wärmeenergie direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Ihr Prinzip ist einfach. Ein Gas wird so weit erhitzt, daß seine Atome in negativ geladene Elektronen und positiv geladene Atomkerne zerfallen, die sogenannten Ionen. Ein solches überhitztes Gas bezeichnet man als Plasma (Ps). Sobald das Plasma durch ein Magnetfeld (M) strömt, werden die elektrisch geladenen Teilchen abgelenkt, die Elektronen zur einen, die positiven Ionen zur anderen Seite.

S = Südpol; N = Nordpol; Ps = Plasmastrom; M = Magnetfeld; Pt = Platten zur Aufnahme der Ladungen

So entsteht eine elektrische Spannung. Eine Platte (Pt) auf jeder der beiden Seiten nimmt die Ladungsträger auf. Sobald diese Platten durch einen Leiter verbunden werden, fließt ein Strom. Zweifellos werden diese „magnetofluiddynamischen Generatoren“, kurz „MFD–Wandler“ genannt, eine entscheidende Bedeutung erlangen, sobald in Hochtemperatur–Kernkraftwerken oder in Fusionsreaktoren ein Plasma erzeugt werden kann.

1. Fragen zum Text:

1. Wie hat sich der Bedarf an elektrischer Energie entwickelt?

2. Welche Leistungen erbringen Turbinen- und Generatoren–Einheiten heutzutage?

3. Welchen Nachteil haben die heutigen Generatoren?

4. Wie nennt man ein überhitztes Gas?

5. Wie läßt sich aus einem überhitzten Gas Strom erzeugen?

6. Welche Funktion haben die Platten in dem beschriebenen Experiment?

7. Wie werden die neuartigen Generatoren genannt?

8. Wann könnten diese Generatoren zum Einsatz kommen?

2. Welches Verb paßt?

fallen – gefallen – verfallen – zerfallen

1. Das Buch... mir sehr gut.

2. Die Atome... in Elektronen und Ionen.

3. Das Haus... langsam.

4. Die Preise...

5. Es... Schnee.

6. Die Temperatur...

7. Der Film... mir.

8. Die Eintrittskarten... morgen.

9. Materie...

10. In eine traurige Stimmung...

11. Die Arbeit... ihm schwer.

Дата добавления: 2014-12-27