Einblick - Europa

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Einblick - Europa

Titel Schüler 2014_Titel Schüler 25.08.15 13:54 Seite I
EUROPA-LEHRMITTEL
für Kraftfahrzeugtechnik
Arbeitsblätter
Kraftfahrzeugtechnik
Lernfelder 1 … 4
Autoren:
Fischer, Richard
Gscheidle, Tobias
Heider, Uwe
Hohmann, Berthold
van Huet, Achim
Keil, Wolfgang
Lohuis, Rainer
Mann, Jochen
Schlögl, Bernd
Wimmer, Alois
Studiendirektor
Dipl.-Gewerbelehrer, Oberstudienrat
Kfz-Elektriker-Meister, Trainer Audi AG
Studiendirektor
Dipl.-Ingenieur, Oberstudienrat
Oberstudiendirektor
Dipl.-Ingenieur, Oberstudienrat
Dipl.-Gewerbelehrer, Studiendirektor
Dipl.-Gewerbelehrer, Studiendirektor
Oberstudienrat
Polling – München
Sindelfingen – Stuttgart
Neckarsulm – Oedheim
Eversberg
Oberhausen – Essen
München
Hückelhoven
Schorndorf – Stuttgart
Rastatt – Gaggenau
Berghülen
Leitung des Arbeitskreises und Lektorat:
Rolf Gscheidle, Studiendirektor, Winnenden
Bildbearbeitung:
Zeichenbüro des Verlags Europa-Lehrmittel, Nourney Vollmer GmbH & Co. KG, Ostfildern.
Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der gesetzlich geregelten
Fälle muss vom Verlag schriftlich genehmigt werden.
Umschlaggestaltung: braunwerbeagentur, 42477 Radevormwald, unter Verwendung eines Fotos der Firma BMW AG,
München.
3. Auflage 2014
Druck 5 4 3 2
Alle Drucke derselben Auflage sind parallel einsetzbar, da sie bis auf die Behebung von Druckfehlern
untereinander unverändert sind.
© 2014 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruiten
http://www.europa-lehrmittel.de
Satz: rkt, 42799 Leichlingen, www.rktypo.com
Druck: Konrad Triltsch, Print und digitale Medien, 97197 Ochsenfurt-Hohestadt
Europa-Nr.: 22410
ISBN 978-3-8085-2244-8
VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL · Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG
Düsselberger Straße 23 · 42781 Haan-Gruiten
Titel Schüler 2014_Titel Schüler 21.05.14 10:22 Seite II
Vorwort
Die Arbeitsblätter Kraftfahrzeugtechnik zu den Lernfeldern 1 bis 4 sind so gestaltet, dass betriebliche
Situationen die Grundlage bilden. Es wurden die nach dem neuen Rahmenlehrplan vom August 2013
zu vermittelnden Kernkompetenzen der betrieblichen Handlungsfelder Service, Reparatur, Diagnose
und Um- und Nachrüsten berücksichtigt.
Die Aufgabenstellungen wurden so gestaltet, dass sie den Anforderungen des Spiralcurriculums im
Schwierigkeitsgrad dem Ausbildungsstand entsprechend angepasst sind.
●
In jedem Lernfeld sind praktische Situationen als Einstieg zu den verschiedenen Lerninhalten vorangestellt. Mit der daran anschließenden ganzheitlichen berufsspezifischen Aufgabenstellung können die notwendigen fachlichen Handlungskompetenzen erarbeitet werden.
●
Klar umrissene Aufgabenstellungen sind mit Hilfe von Fachkundebuch, Tabellenbuch und weiteren
Hilfsmitteln zu lösen.
●
Schalt-, Wartungs- und Arbeitspläne sowie Funktionsbeschreibungen sind so ausgewählt, dass sie
handlungsorientiert entsprechend vergleichbarer betrieblicher Arbeitsabläufe abgearbeitet werden
können.
●
Mit Hilfe der beigelegten ESI[tronic]-DVD kann der Lernende sich Informationen beschaffen und
speziell zugeschnittene Aufgabenstellungen bearbeiten.
In den einzelnen Lernfeldern wurden in der 3. Auflage die nachfolgenden Inhalte überarbeitet bzw.
neu erstellt:
LERNFELD 1
Service
Sicherheitsvorschriften in der Werkstatt, Hochvolt-Sensibilisierung, Betriebsanweisungen, Werkstattinformationssystem, ESI[tronic]-2.0, Inspektion, Bremsanlage, Scheibenreinigungsanlage
LERNFELD 2
Reparatur
Gewindereparatur, Montageverbindungen, Drehmomente, Werkstoffe
LERNFELD 3
Diagnose
Zündanlassschalter, Sicherheitsbatterieklemme
LERNFELD 4
Um- und Nachrüsten
Räder-Reifenumrüstung, Einparkhilfe, Anhängekupplung
Die Arbeitsblätter bilden mit den weiteren Büchern der Fachbuchreihe Kraftfahrzeugtechnik, wie Fachkundebuch, EFA-4 Bilder und Animationen, Tabellenbuch, Rechenbuch, Prüfungsbuch und Prüfungstrainer eine geschlossene Einheit. Sie sollen eine Hilfe für die Durchführung von kompetenzförderndem, lernfeldorientiertem Unterricht sein.
Hinweise und Verbesserungsvorschläge können dem Verlag und damit den Autoren unter der e-mailAdresse lektorat@europa-lehrmittel.de gerne mitgeteilt werden.
Die Autoren
Sommer 2014
Titel Schüler 2014_Titel Schüler 21.05.14 10:22 Seite III
Inhaltsverzeichnis
Arbeitsblätter Lernfelder 1 … 4
LERNFELD 1 Service
LERNFELD 3 Diagnose
Fahrzeuge und Systeme nach Vorgaben
warten und inspizieren
Funktionsstörungen identifizieren und
beseitigen
System Kraftfahrzeug Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . .
Kfz-Bauarten, Abmessungen . . . . . . . . . . . . . .
Entwicklung des Kraftfahrzeugs . . . . . . . . . . .
Viertakt-Otto-Motor Blatt 1 … 5 . . . . . . . . . . . .
Zündabstand, Zündreihenfolge Blatt 1 … 3 . .
Arbeitsdiagramm Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . . . . . .
Viertakt-Diesel-Motor Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . .
Verbots-, Warn-, Gebots- und
Rettungszeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Betriebsanweisung Hebebühne Blatt 1 … 2 . .
Sicherheitsvorschriften in der Werkstatt
Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Hochvoltsicherheit Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . . . . .
Schutzmaßnahmen elektrischer Strom . . . . .
Betriebs- und Hilfsstoffe Blatt 1 … 3 . . . . . . . .
Erste Hilfe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zulassungsbescheinigung Teil I . . . . . . . . . . .
Werkstattinformationssystem Blatt 1 … 7 . . .
Inspektion Blatt 1 … 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Wartung am Kühlsystem Blatt 1 … 4 . . . . . . .
Keilriemenwechsel Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . . . .
Öl- und Filterwechsel Blatt 1 … 4 . . . . . . . . .
Batteriewartung Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . . . . . . .
Räder, Reifen Blatt 1 … 4 . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bremsanlage Blatt 1 … 4 . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bremsflüssigkeitswechsel Blatt 1 … 2 . . . . . . .
Scheibenreinigungsanlage Blatt 1 … 2 . . . . . .
Fahrzeugpflege Blatt 1 … 6 . . . . . . . . . . . . . . .
Auftragsabwicklung Blatt 1 … 4 . . . . . . . . . . .
Qualitätsmanagement Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . .
Werkstatttest Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 … 16
7
8
9 … 13
14 … 15
17 … 18
19 … 20
21
22 … 23
24 … 25
26 … 27
28
29 … 31
32
33
34 … 40
41 … 44
45 … 48
49 … 50
51 … 54
55 … 56
57 … 60
61 … 64
65 … 66
67 … 68
69 … 74
75 … 78
79 … 80
81 … 82
Elektrische Bauteile im Kfz . . . . . . . . . . . . . . .
121
Elektrische Ladungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
122
Elektrische Spannung Blatt 1 … 3 . . . . . . . . . . 123 … 125
Elektrischer Strom Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . . . . . 126 … 127
Elektrische Leistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
128
Elektrischer Widerstand Blatt 1 … 2 . . . . . . . . 129 … 130
Ohmsches Gesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
131
Schaltung elektrischer Widerstände . . . . . . . .
132
Elektrische Schaltungen Blatt 1 … 5 . . . . . . . . 133 … 137
Zündschalter Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 … 139
Sicherheitsbatterieklemme . . . . . . . . . . . . . . .
140
Elektromagnetismus Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . . . 141 … 142
Induktion Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 … 144
Fehlersuche Blatt 1 … 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 … 148
Lichttest Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 … 150
Fehlersuche Beleuchtungsanlage Blatt 1 … 2 151 … 152
Grundlagen Elektronik Blatt 1 … 6 . . . . . . . . . 153 … 158
Fehlersuche Elektronik Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . 159 … 160
Oszilloskop Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 … 162
Grundlagen Steuerungs- und
Regelungstechnik Blatt 1 … 3 . . . . . . . . . . . . 163 … 165
Geschwindigkeitsregelanlage Blatt 1 … 2 . . . 166 … 167
Grundlagen Pneumatik – Hydraulik
Blatt 1 …3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 … 170
Ansteuern von Zylindern Blatt 1 … 2 . . . . . . . 171 … 172
Bustürsteuerung Blatt 1 …3 . . . . . . . . . . . . . . 173 … 175
Ladebordwand Blatt 1 … 4 . . . . . . . . . . . . . . . 176 … 179
LERNFELD 2 Reparatur
LERNFELD 4 Um- und Nachrüsten
Einfache Baugruppen und Systeme prüfen,
demontieren, austauschen und montieren
Umrüstarbeiten nach Kundenwünschen
durchführen
Prüfen und Messen Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . . . .
Bohren, Gewindeschneiden Blatt 1 … 10 . . . .
Gewindereparatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Drehmoment Blatt 1 … 3 . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bremsleitung anfertigen Blatt 1 … 3 . . . . . . . .
Abschnittsreparatur Blatt 1 … 5 . . . . . . . . . . . .
Kleben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Montage Türinnenverkleidung Blatt 1 … 3 . . .
Werkstoffübersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Werkstoffe Blatt 1 … 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Nichteisenmetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Karosserie, Korrosionsschutz Blatt 1 … 2 . . . .
Kunststoffe im Fahrzeug . . . . . . . . . . . . . . . . .
Werkstoffeigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Räder-, Reifenumrüstung Blatt 1 … 6 . . . . . . . 181 … 186
Einparkhilfe Blatt 1 … 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 … 190
Nebelscheinwerfer Blatt 1 … 4 . . . . . . . . . . . . . 191 … 194
Anhängevorrichtung Blatt 1 … 4 . . . . . . . . . . . 195 … 198
Anhängekupplung Blatt 1 … 2 . . . . . . . . . . . . .199 … 200
Arbeitsblätter Kfz-Technik Lernfelder 1 bis 4
83 … 184
85 … 194
95
96 … 198
99 … 101
102 … 106
107
108 … 110
111
112 … 115
116
117 … 118
119
120
III
Titel Schüler 2014_Titel Schüler 21.05.14 10:22 Seite IV
IV
Lernfeld 1 005-082 2014_Lernfeld 1 005-064 21.05.14 11:25 Seite 5
LERNFELD 1
Service
Name:
Klasse:
System Kraftfahrzeug
Datum:
Blatt-Nr.:
Blatt 1
Zur betrieblichen und außerbetrieblichen Kommunikation ist die Verwendung von Fachbegriffen erforderlich.
1.
Benennen Sie die bezeichneten Bauteile und Baugruppen.
Frontscheibe
B-Säule
C-Säule
Rückleuchte
A-Säule
Hauptbremszylinder
Federbein
Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlages.
Copyright 2014 by Europa-Lehrmittel
Antriebswelle
Scheibenbremse
Lenkgetriebe
Lenksäule
Stoßfänger
vorne
2.
Kotflügel
Frontscheinwerfer
Reifen
Rad
Geben Sie jeweils die Bauteile und deren Aufgabe an. Ergänzen Sie die Tabelle.
Baugruppe
Bauteile
Rad
Reifen
Leichtmetallfelge
Gute Haftung auf der Straße
Verbindung Reifen Radaufhängung
Federung,
Dämpfung
Schraubenfeder
Stoßdämpfer
Ein-/Ausfedern der Räder ermöglichen; Dämpfen von Schwingungen
Lenkung
Lenksäule
Lenkgetriebe
Drehbewegung übertragen; Drehin Schwenkbewegung umwandeln
Beleuchtungsanlage
Frontscheinwerfer
Rückleuchten
Ausleuchten der Fahrbahn
Signalwirkung
Bremsanlage
Hauptbremszylinder
Scheibenbremse
Erzeugung des Bremsdrucks
Erzeugung der Bremskraft
Aufgabe
5
LERNFELD 1
Service
Name:
Klasse:
System Kraftfahrzeug
Blatt-Nr.:
Benennen Sie die mit Ziffern versehenen Teilsysteme des Antriebs in der Tabelle und ergänzen Sie deren Aufgaben.
1
6
5
8
t
Luf
off
t
s
t
f
Kra
7
sch
mi rte
che eiche im
p
e
ges ergi toff
En afts
r
K
2
PositionsTeilsystem
nummer
4
Aufgaben
Motor
Im Kraftstoff gespeicherte chemische Energie in mechanische Antriebsenergie umwandeln.
Kupplung
Drehmoment und Drehzahl des Motors auf das Getriebe
übertragen, Kraftflussunterbrechung ermöglichen.
Getriebe
Drehmoment und Drehzahl wandeln, ggf. Drehsinn
umkehren, Kraftflussunterbrechung ermöglichen.
Verteilergetriebe
Verteilt bei Allradfahrzeugen das Drehmoment auf die Vorder- und Hinterachse.
Gelenkwelle
Drehmoment und Drehzahl vom Getriebe auf
den Achsantrieb übertragen.
Achsantrieb
Drehmoment auf die Antriebsräder verteilen und
Drehzahlausgleich ermöglichen.
7
Antriebsräder
Antriebs- und Bremskraft auf die Fahrbahn übertragen.
8
Elektrische
Systeme
Erfassung von Betriebsdaten durch Sensoren, Berechnung von Größen im
Steuergerät, Ansteuerung von Aktoren.
1
2
3
4
5
6
4.
7
3
e
sch
ani ngsh
c
me wegugie
Be ener
gas
b
A
Ergänzen Sie im Bild Luft, Kraftstoff und Abgas beim Stofffluss und den Energiefluss des Fahrzeugs.
Kraftstoff
Kraftstoffluftgemisch
Luft
Motor
Getriebe
Wandlerkupplung
Kraftstoffbehälter
Abgas
Rad
Planetengetriebe
Lamellenkupplungen
Schaltventile
10% Verlust
am Antriebsstrang
Nutzarbeit des
Ottomotors 32%
Dieselmotors 43%
Chemisch gespeicherte
Energie
5.
Wärmeenergie
Wie viel Energie des Kraftstoffes kommt am Rad an? Wie hoch sind die Verluste? Ergänzen Sie die Tabelle
Verluste für Abgas, Kühlung, Strahlung in %
Ottomotor
6
Mechanische Energie
68 %
Dieselmotor
57 %
Antriebsleistung am Rad in %
Ottomotor
29 %
Dieselmotor
39 %
3.
Datum:
Blatt 2
LERNFELD 1
Service
Name:
Klasse:
Datum:
Blatt-Nr.:
Kfz-Bauarten, Abmessungen
1.
Man unterscheidet bei Kraftfahrzeugen zwischen Pkw, Nkw und Krad. Erklären Sie die Abkürzungen.
Pkw = Personenkraftwagen, Nkw = Nutzkraftwagen, Krad = Krafträder
1796
1046
349
357
508
761
30°
880
2915
1926
3.
1009
4804
Fahrzeuglänge
4804 mm
Sitzhöhe hinten
357 mm
Spurweite
1648 mm
Fahrzeughöhe
1796 mm
Radstand
2915 mm
Vordere Überhangwinkel
30°
Benennen Sie die hier abgebildeten Kraftfahrzeugarten und geben Sie die besonderen Eigenschaften an.
Limousine
Standard-Pkw,
2 oder 4 Türen,
meist Stufenheck
Cabrio
4/5 Sitzplätze,
wenig Kofferraum
Pullmann
Verlängerung des
Innenraums im Fond
4.
28°
1648
839
992
1700
729
490
475
Europa
902
Geben Sie die bezeichneten Abmessungen an und ergänzen Sie die Werte in mm und Grad.
1059
2.
Roadster
2 Sitzplätze,
wenig Kofferraum,
sportlich
Mehrzweck/Gelände/SUV
geländegängig,
Vierradantrieb,
hohes Gewicht
Kombi
großer Kofferraum,
viel Platz
Van
hohe Zuladung,
großer Kofferraum,
viel Platz
Coupé
Crossover
Mischung aus
Geländewagen,
Kombi und Van
2-Türen,
sportlich, Fließheck,
wenig Platz im Fond
Welche Antriebsarten werden heute bei Kraftfahrzeugen verbaut?
Otto-, Diesel-, Wankel- und Elektromotor, Hybridantrieb.
7
LERNFELD 1
Service
Name:
Klasse:
Datum:
Blatt-Nr.:
Entwicklung des Kraftfahrzeugs
1.
Welche wichtigen Erfindungen haben die dargestellten Persönlichkeiten gemacht?
Portrait
Erfindung
1876 Erster Gasmotor mit
Verdichtung in Viertakt-Arbeitsweise.
Nikolaus August Otto
1832 – 1891
1885 Benz Motorwagen.
Als erstes Automobil 1886 patentiert.
Carl Benz
1844 – 1929
Gottlieb Daimler
1834 – 1900
1883 Viertakt Benzinmotor mit
Glührohrzündung.
1885 Erstes motorgetriebenes
Zweirad.
1893 Arbeitsverfahren für schwerölbetriebene Motoren mit
Selbstzündung (Dieselverfahren).
Rudolf Diesel
1858 – 1913
1887 Magnetabreißzündung
Robert Bosch
1861 – 1942
Wilhelm Maybach
1846 – 1929
2.
1893 Spritzdüsenvergaser
1900 Konstruktion des ersten
Mercedes Wagens
1922 Maybach Luxus Automobile
Ermitteln Sie mit dem Fachkundebuch für die dargestellten Fahrzeuge Leistung, Hubraum und Literleistung.
Leistung in kW / PS
Hubraum in î
Literleistung in kW/î
8
0,66 / 0,9
155 / 211
0,37 / 0,5
88 / 120
1
2,0
0,26
0,6
0,66
77,5
1,42
146,67
Blatt 1
Viertakt-Otto-Motor
Klasse:
Name:
Datum:
Motor
Flüssigkeitskühlung
Luft
innere
Boxer-Motor
Qualitätsregelung
Kraftstoff-LuftGemisch
indirekt
äußere
V-Motor
Quantitätsregelung
der Kühlung
des zu verdichtenden
Mediums
der Einspritzung
der Gemischbildung
der Zylinderanordnung
der Leistungsregelung
direkt
Selbstzündung
Fremdzündung
Fremdzündung
der Zündung
Qualitätsregelung
Reihenmotor
innere
direkt
Luft
Hubkolbenmotor
Hubkolbenmotor
Hubkolbenmotor
der Kolbenbewegung
4-Takt
4-Takt
4-Takt
des Arbeitsverfahrens
Einteilung der
VerbrennungsMotoren nach Art …
Fahrzeug
1. Ergänzen Sie die Tabelle.
Quantitätsregelung
2-Scheibenmotor
äußere
indirekt
Fremdzündung
Kreiskolbenmotor
4-Takt
Blatt-Nr.:
Quantitätsregelung
–
äußere (Vergaser)
indirekt (Vergaser)
Fremdzündung
Hubkolbenmotor
2-Takt
Bei Fahrzeugen werden unterschiedliche Motorkonzepte verwendet. Die Einteilung der Verbrennungsmotoren kann nach verschiedenen Merkmalen erfolgen.
Service
LERNFELD 1
9
LERNFELD 1
Service
Viertakt-Otto-Motor
Blatt 2
Name:
Klasse:
2.
Datum:
Blatt-Nr.:
Beim 4-Takt-Hubkolbenmotor sind die abgebildeten Zylinderanordnungen gebräuchlich.
a) Ordnen Sie die Abbildungen den Bauformen durch Pfeile zu.
b) Ergänzen Sie die Bezeichnungen und geben Sie ein Anwendungsbeispiel (Fahrzeug) an.
Bauform
Bezeichnung
VR-Motor
Boxer-Motor
Reihenmotor
Anwendungsbeispiele
VW Golf – VR6,
Lancia
BMW-GS 1150,
Subaru
Standard
4-Zyl.-Motor
90°
V-Motor
3.
Suzuki,
Harley
In der Tabelle sind weitere Zylinderanordnungen dargestellt. Diese wurden oder werden nur sehr selten gebaut.
Ergänzen Sie die Tabelle.
Abbildung
Zuordnung
Bauform
Bezeichnung
Doppelkolbenmotor mit
Gabelpleuel
Gegenlaufmotor
Anwendungsbeispiele
Triumph; Puch; Java
Motorradmotoren
Junkers Schiffs-,
Stationär- und
Flugzeugmotoren
Sternmotor
Flugzeugmotoren
V-VR 16
10
Sportwagen
Zuordnung
15°
Abbildung
LERNFELD 1
Service
Viertakt-Otto-Motor
Blatt 3
Name:
Klasse:
Datum:
Blatt-Nr.:
Bei der Pflege und Wartung von Fahrzeugmotoren ist es für die Werkstattkommunikation notwendig, Motorbaugruppen und Motorbauteile benennen zu können.
1.
Benennen Sie die in den Explosionszeichnungen dargestellten Baugruppen.
Zylinderkopf
mit Ventildeckel
Ventiltrieb mit
Zylinderkopf
Motorblock,
Ölwanne
Kurbeltrieb
2.
In dem vereinfacht dargestellten Schnittbild eines Otto-Viertaktmotors sollen die nummerierten Bauteile bezeichnet und die Zuordnungsnummern eingetragen werden.
3.
Kennzeichnen Sie den Kurbeltrieb und die Bauteile der Motorsteuerung verschiedenfarbig.
16
2
1
11
12
Motorgehäuse
1
13
15
21
19
14
2
18
3
4
5
Kurbeltrieb
3
6
6
7
7
8
8
9
4
10
17
9
Ventildeckel,
Zylinderkopfhaube
Zylinderkopf
Zylinder
Kurbelgehäuse
Ölwanne
Motorsteuerung
11
10
20
5
12
13
17 Drehzahlgeber
20 Ölsieb / Ölpumpe
14
18 Zündkerze
21 Einspritzventil
15
19 Ansaugkanal
Kolben
Kolbenbolzen
Pleuelstange
Kurbelwelle
Impulsgeberrad, Schwungrad
16
Nockenwelle
Schwinghebel
Ventil
Ventilspielausgleichselement
Ventilfeder
Ventilfederteller
11
LERNFELD 1
Service
Viertakt-Otto-Motor
Blatt 4
Name:
Klasse:
Datum:
Blatt-Nr.:
Situation: In der Zeitschrift „Motor-Sport“ lesen Sie folgendes: „…der neue turbogeladene 4-Zylinder 4-Takt-Motor ist
mit einer Bohrung von 92 mm und einem Hub von 60,3 mm ein klassischer Kurzhuber. Dabei leistet er
85 kW und erzeugt ein Drehmoment von 250 Nm aus 1596 ccm Hubraum. Das Verdichtungsverhältnis liegt
bei 12 zu 1. Der Testverbrauch liegt im Drittelmix bei 6,1 Liter auf 100 km …“
1.
Erklären Sie die im Text vorkommenden motorischen Grundbegriffe und geben Sie die jeweiligen Kurzzeichen an:
Hub:
Ist der Weg s des Kolbens zwischen OT und UT.
Totpunkte:
Oberer Totpunkt OT und unterer Totpunkt UT sind die
Umkehrpunkte des Kolbens.
Ist der Raum bzw. das Volumen, das vom Kolben von
Hubraum:
2.
3.
Verdichtungsraum:
Ist der Raum oberhalb des Kolbens im OT. VC; Vc
Kurbelwinkel:
Er gibt die Stellung des Kolbens in °Kurbelwinkel an. °KW
Verdichtungsverhältnis:
Ist das Verhältnis vom größten Volumen (Stellung UT) zum
kleinsten Volumen (Stellung OT) oberhalb des Kolbens.
Ergänzen Sie die zu einem 4-Takt-Motor zugehörigen Zahlenwerte entsprechend der vorgegeben Begriffe. Ein
Arbeitsspiel besteht aus…
4
Takten.
720°
Kurbelwellenwinkel.
1
Nockenwellenumdrehung.
360°
Nockenwellenwinkel.
2
Kurbelwellenumdrehungen.
1x
Öffnen und Schließen der Einlass- und
Auslassventile.
a) Benennen Sie die Abkürzungen in der Tabelle und tragen Sie sie in die Abbildung ein.
b) Entnehmen Sie aus der Abbildung die Abmessung der Bauteile (Maßstab 1:4). Berechnen Sie Vh.
Abk.
Abmessung
d
Zylinder-⭋
76 mm
s
Zylinderhub
48 mm
Zylinderhubraum
218 cm3
Vh
VC
Verdichtungsraum
26
cm3
⭋-EV
⭋-Einlassventil
32 mm
⭋-AV
⭋-Auslassventil
24 mm
⭋-Kurbelkreis
48 mm
⭋-Kk
12
Bezeichnung
AV
EV
OT
UT
Vh
Vc
s
d
Kk
OT
s
UT
OT
Oberer Totpunkt
–
UT
Unterer Totpunkt
–
OT nach UT durchlaufen wird. VH, Vh
LERNFELD 1
Service
Viertakt-Otto-Motor
Blatt 5
Name:
Klasse:
Blatt-Nr.:
4.
Benennen Sie die einzelnen Takte.
5.
Bringen Sie an den Zylindern die OT- und UT-Markierungen an. Bezeichnen Sie diese Punkte mit OT und UT.
Tragen Sie OT und UT auch an den Kurbelkreisen ein.
6.
Geben Sie die Bewegungsrichtung der Kolben durch einen Pfeil an.
7.
Ergänzen Sie die Pleuelstange und Kurbelwelle entsprechend der Stellung des Kolbens.
8.
Zeichnen Sie für jeden Takt die Ventile ein.
9.
Tragen Sie in der Tabelle zum jeweiligen Takt ein,
– ob Einlass- und Auslassventil geöffnet oder geschlossen sind – die max. Temperaturen im Zylinder
– den Öffnungs- oder Schließbereich von Ein- und Auslassventil – die max. Drücke im Zylinder.
Benützen Sie dazu das Tabellenbuch.
10.
Datum:
Tragen Sie die Öffnungs- und Schließzeiten Eö, Es, Aö, As in den Kurbelkreis des entsprechenden Taktes ein.
Verwenden Sie die Werte eines Motors aus dem Tabellenbuch.
Legen Sie den Zylinder oberhalb des Kolbens für jeden Takt in einer anderen Farbe an.
1. Takt
2. Takt
3. Takt
4. Takt
Ansaugen
Verdichten
Arbeiten
Ausstoßen
EV
EV
AV
OT
AV
EV
AV
EV
AV
OT
OT
OT
OT
UT
UT
UT
UT
OT
As
OT
OT
Aö
Es
UT
Eö
UT
UT
UT
Einlassventil
Einlassventil
Einlassventil
Einlassventil
geöffnet
schließt 40°
bis 90° nach UT
geschlossen
öffnet 10° bis
15° vor OT
Auslassventil
Auslassventil
Auslassventil
Auslassventil
schließt 5° bis
20° nach OT
geschlossen
öffnet 40° bis
60° vor UT
geöffnet
Temperatur im Zylinder
ca. 100 °C
400 °C
bis 500 °C
2000 °C
bis 2500 °C
700 °C
bis 1000 °C
Druck im Zylinder
Druck im Zylinder
Druck im Zylinder
Druck im Zylinder bei Aö
– 0,1 bar bis
– 0,3 bar
12 bar bis
18 bar
30 bar bis
60 bar
3 bar bis
5 bar
13
LERNFELD 1
Service
Name:
Klasse:
Zündabstand, Zündreihenfolge
Datum:
Blatt-Nr.:
Blatt 1
Situation: Bei einem VW Lupo müssen im Zuge eines Kundendienstes die Zündkabel ersetzt werden.
1.
Die neuen Zündkabel sind mit den Nummern 1 – 3 versehen.
Welche Bedeutung haben diese Zahlen?
Sie geben den jeweiligen Zylinder an.
3
2.
2
Die Nummerierung und die Drehrichtung der Zylinder sind nach DIN festgelegt.
1
a) Definieren Sie nach Norm Zylinder 1.
Er liegt auf der Seite, die der Kraftabgabe gegen
gegenüber liegt (bei V
V-Motoren
Motoren linke Reihe).
b) Die Drehrichtung des Motors ist mit „Rechtslauf“ angegeben. Was ist
damit gemeint?
Die Kurbelwelle dreht im Uhrzeigersinn. Von der Kraftabgabe gegen
gegen-
3.
a) Ergänzen Sie nach DIN-Norm Zylindernummerierung, Drehrichtung (rechts) und die Bezeichnung der Bauform
der abgebildeten Motorkonzepte.
b) Geben Sie die entsprechende Zündreihenfolge an.
1
2
3
1
2
3
1
4
4.
5
3
2
1
2
3
6
6
4
5
6
4
5
3-Zylinder
3
Zylinder
Reihenmotor
6-Zylinder
6
Zylinder
V Motor
V-Motor
6-Zylinder
6
Zylinder
VR Motor
VR-Motor
6-Zylinder
6
Zylinder
Boxer Motor
Boxer-Motor
1-3-2
1-4-2-5-3-6
1-5-3-6-2-4
1-6-2-4-3-5
Was ist unter dem Begriff „Zündfolge“ zu verstehen?
Sie ist die Reihenfolge, in welcher die Arbeitstakte der einzelnen
Zylinder aufeinander folgen.
5.
Berechnen Sie die Anzahl N der Arbeitsspiele je Minute bei einer Drehzahl von 3000 1/min für einen 3-Zylinderund für ein 6-Zylinder-Motor.
Geg.:
e
14
n = 30
000
0 1///miin , 1 Arrrbe
eits
e
sssp
piel = 2 Ku
p
urb
u
belw
wellenu
umd
dre
ehu
e
ung
u
gen
N3-Zylin
Z nder =
n · z 3000
0 1
1/min
mn · 3
=
=4
450
00 Arrrbe
0
eits
e
sssp
piele/m
min
m
n
2
2
N6-Zylinder
=
Z n
n · z 3000
0 1
1/min
mn · 6
=
= 9000
9 0 Arbeitsspiele/min
r e s p l mn
2
2
überliegenden
übe
ege de Seite
Se te gesehen.
gese e
LERNFELD 1
Name:
Service
Klasse:
6.
Datum:
Erklären Sie den Begriff Zündabstand und berechnen Sie ihn für einen 3-Zylinder-Motor.
Es ist der Kurbelwinkel, den die Kurbel-
Zündabstand =
welle zwischen 2 Zündungen zurücklegt.
7.
720°
720°
= ᎏ = 240°
ᎏ
z
3
Entsprechend des Zündabstandes, ist die Kurbelwelle gekröpft (Bild). Zum besseren Verständnis wird die
Kurbelwelle graphisch von der Seite und von vorne (KW-Stern) abgebildet. Daraus ergibt sich die zeitliche Abfolge
der 4-Takte.
1
1
Zylinder
1
Blatt-Nr.:
Blatt 2
Takte
Arbeiten
Ausstoßen
Ansaugen
Verdichten
a) Berechnen Sie den Zündabstand und geben Sie die Zündfolgen an.
b) Konstruieren Sie die Stellung der Hubzapfen (KW-Stern). Tragen Sie die Ziffern für die Zylindernummerierung
am entsprechenden Hubzapfen des KW-Sterns ein.
Hinweis: Beginnen Sie mit dem 1. Zylinder. Konstruieren Sie die Stellung des nach Zündfolge nächsten Hubzapfens, in dem Sie entgegen der Drehrichtung die Gradzahl des Zündabstandes abtragen.
c) Konstruieren Sie (mit Hilfe von Hilfslinien) aus dem KW-Stern die Seitenansicht der KW.
d) Beschriften Sie die einzelnen Takte der jeweiligen Zylinder.
Motorart
KW-Stern
Zündabstand
Zündfolge
KW-Seitenansicht
1
1
240°
Zündfolge
1–3–2
2
0°
180°
2
3
360°
1
2
0°
2
3
4
3
540°
720°
Ausstoßen
Ansaugen
Verdichten
Arbeiten
stoßen
Ansaugen
Verdichten
Arbeiten
Ausgen
AnsauVerdichten
Ausstoßen
Arbeiten
1
1
2
3
4
4
720°
=180°
4
3
1 –3–4–2
2
180°
Arbeiten
Ausstoßen
Verdichten
Ansaugen
1
3
360°
Ausstoßen
Ansaugen
Arbeiten
Verdichten
540°
Ansaugen
Verdichten
Ausstoßen
Arbeiten
720°
Verdichten
Arbeiten
Ansaugen
Ausstoßen
15
16
AV
AV
2
6° vor OT
44° nach UT
EV
EV
3
AV
4
40° vor
10° nach
UT
OT
EV
Ansaugen
EV
5
AV
Zündfolge 1 – 2 – 4 – 5 – 3
ßen
5
2
1
V
Klasse:
3
4
Kurbelkreis
720°
ᎏᎏ = 144°
5
Aussto
An
Arbeite
Ausstoßen
Arbeiten
Zündabstand =
Verdichten
Arbeiten
Verdichten
Ansaugen
Verdichten
Service
AV
Auslassventil öffnet
Auslassventil schließt
5
saugen Verdichten
Ansaugen
Ausstoßen
Ansaugen
Takte
LERNFELD 1
EV
1
Einlassventil öffnet
Einlassventil schließt
Steuerzeiten
f) Zeichnen Sie Einlass- und Auslassventile in richtiger Stellung ein (die Ventile sollen
eindeutig geschlossen bzw. geöffnet gezeichnet werden.
4
n Ausstoßen
e)Ergänzen Sie die Tabelle durch Eintragen der Arbeitsspiele in den einzelnen Zylindern;
kennzeichnen Sie dabei die Takte farblich.
3
d)Kennzeichnen Sie die Bewegungsrichtung der Kolben durch Pfeile.
Ausstoßen
Arbeiten
erdichten
Arbeiten
2
1
Zyl.
c) Ergänzen Sie die Kurbelwelle für die Zylinder 2 bis 5; zeichnen Sie entsprechend der
Kurbelwellenstellung Kolben und Pleuelstangen ein.
b)Zeichnen Sie am Kurbelkreis für die Zylinder 2 bis 5 die Kurbelkröpfung ein; nummerieren Sie die Kurbelzapfen entsprechend der Zündfolge.
a)Bestimmen Sie den Zündabstand und tragen Sie das Ergebnis ein.
8. Das Bild zeigt die Prinzipdarstellung des Kurbeltriebs eines Fünfzylinder-Viertaktmotors.
Name:
Blatt 3
Datum:
Blatt-Nr.:
LERNFELD 1
Service
Name:
Klasse:
Arbeitsdiagramm
Datum:
Blatt-Nr.:
Blatt 1
Situation: Ein Ottomotor wurde auf einem Prüfstand optimiert. Dabei wurden verschiedene Zündzeitpunkte eingestellt
und die Druckverläufe aufgenommen. Kennwerte des Motors: Bohrung ⴒ Hub = 89,9 mmⴒ 70 mm, ™ = 10.
1.
Beurteilen Sie die Lage der Zündzeitpunkte in der Tabelle mit „richtig“, „zu
spät“ bzw. „zu früh”. Geben Sie die Lage
der Zündzeitpunkte in Grad Kurbelwinkel
an. Beschreiben Sie die Auswirkungen auf
die Verbrennung mit „klopfend“, „ungünstig“ bzw. „optimal“.
120
60
bar
Kurve A
Kurve B
Kurve C
50
Lage des
Zündzeitpunkts
richtig
in °KW
20°
40°
0°
opti- klop- unmal fend günstig
zu
spät
B
40
Überdruck
Auswirkung
auf die
Verbrennung
zu
früh
30
A
20
C
10
2.
3.
Kennzeichnen Sie den Bereich der Kurve,
in dem der maximale Kolbendruck bei
ordnungsgemäßem Motorbetrieb wirken
muss.
Erklären Sie den Vorgang einer „klopfenden Verbrennung“.
0
70
60
UT
150° 120°
50
40
30
90°
20
60°
10
30°
0
OT
10
30°
20
60°
30
40
90°
60
70
120° 150°
50
UT
Hub in mm
Fremdgezündete und
Hub in °KW
selbstentzündete Flammfronten treffen aufeinander und erzeugen gefährliche Druckspitzen.
4.
Durch welche Faktoren wird klopfende Verbrennung begünstigt?
unerwünschte
Selbstentzündung
Frühzündung, zu hoher Verdichtungsdruck
(Kompression), ungünstige Gemischverteilung, zu hohe Temperatur, falscher
verbranntes
Gemisch
Kraftstoff, falsche Zündkerzen …
5.
Was wird in einem Arbeitsdiagramm (p-V-Diagramm) eines
Verbrennungsmotors dargestellt?
unverbranntes
Gemisch
Zündkern
Flammenfront durch
Zündfunken
Flammenfront
durch Selbstzündung
Die Arbeit eines Verbrennungsmotors aus Druck und Volumen während
eines Arbeitsspiels sowie die Verlustarbeit aus der Verdichtung.
6.
Zeichnerisch entsteht das Arbeitsdiagramm eines Viertaktmotors dadurch, dass man den Druck im Zylinder
während der Hübe eines Arbeitsspieles über den Kolbenweg aufträgt.
a) Teilen Sie die Achsen entsprechend den vorgegebenen Maßstäben ein und beschriften Sie die Skalen. Der Druck
im Zylinder soll auf der senkechten Achse und der Kolbenweg auf der waagrechten Achse aufgetragen werden.
Zeichenmaßstab: Druckmaßstab 0,4 bar ≠ 1mm; Wegmaßstab 1 mm ≠ 0,5 mm Kolbenweg.
b) Ergänzen Sie die fehlenden Tabellenwerte für normale Verbrennung und tragen Sie die Kurvenpunkte entsprechend den Tabellenwerten ein. Entnehmen Sie die fehlenden Werte Bild 1. Zeichnen Sie das Arbeitsdiagramm
eines Otto-Viertaktmotors. Kennzeichnen Sie die gewonnene Arbeit durch Schraffur.
c) Markieren Sie in den Diagrammen die Ventilöffnungspunkte: Eö 5 mm v. OT, Es 20 mm n. UT, Aö 10 mm v. UT,
As 6 mm n. OT.
d) Kennzeichnen Sie die Kurven der 4 Takte verschiedenfarbig und geben Sie den jeweiligen Takt an.
17
LERNFELD 1
Service
Name:
Klasse:
Arbeitsdiagramm
Datum:
Blatt-Nr.:
Blatt 2
e) Kennzeichnen Sie den Zündzeitpunkt im Diagramm durch einen Pfeil.
f) Zeichnen Sie in das Diagramm den Kurvenverlauf für Verdichten und Arbeiten bei Spätzündung ein.
Kolbenweg in mm
0° … 180° pe in bar
Ansaugen
Verdichten 180° … 360° pe in bar
0 (OT)
5
10
20
30
40
50
60
65
70 (UT)
0
– 0,3
– 0,3
– 0,3
– 0,3
– 0,3
– 0,3
– 0,3
– 0,3
– 0,3
9,2
5,0
2,4
1,2
0,6
0
– 0,1
– 0,3
7,0
4,0
1,0
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
28,0
360° … 450° pe in bar
28
Ausstoßen 540° … 720° pe in bar
0
Arbeiten
12
56
0,3
40,0
0,3
24
0,3
16,0
11
0,3
0,3
50
40
Druck im Zylinder pe
gewonnene Arbeit
Indizierte Arbeit
„Spät”
30
Arbeiten Indizierte Arbeit
Normal
20
10 Verdichten
Verlustarbeit
Ausstoßen
0 Eö
–1
As
0 An- 10
20
30
OT saugen Kolbenweg s
7.
Aö
Es
40
50
Hubraum Vh
60 mm 70
UT
Berechnen Sie für den Motor die fehlenden Werte in der Tabelle. Zeichnen Sie in das Diagramm die indizierte Arbeit
bei richtigem Zündzeitpunkt ein.
Hinweis: Der mittlere indizierte Druck ist der Mittelwert aller Drücke innerhalb eines Arbeitsspiels.
18
mittlerer Druck in bar
Kolbenkraft in N
Indizierte Arbeit in J/kJ
Normale Zündung
18,7
11 870
8309 / 0,83
Spätzündung
10,9
6 919
484,3 / 0,48
bar
LERNFELD 1
Service
Name:
Klasse:
Viertakt-Diesel-Motor
Datum:
Blatt-Nr.:
Blatt 1
Situation: Sie sollen am abgebildeten Motor Servicearbeiten durchführen.
1.
Woran erkennen Sie, dass es sich um einen Dieselmotor handelt?
Am empfohlenen Kraftstoff und am Einspritzsystem (Common-Rail).
2.
a) Ordnen Sie die Nummer der Abbildung der jeweiligen Bauteilbezeichnung zu.
2
Rail
4
Luftmassenmesser
3
Hochdruckpumpe
1
Injektor
b) Bauteile, die Informationen an das Steuergerät liefern, bezeichnet man als Sensoren. Bauteile, die vom
Steuergerät Befehle erhalten, werden als Aktoren bezeichnet. Zu welcher Bauteilgruppe gehören die Rot bzw.
Grün markierten Bauteile?
Aktoren
Grün =
Sensoren
Rot =
1
2
3
4
3.
a) Ergänzen Sie die fehlenden Fahrzeugdaten mithilfe des Tabellenbuches.
Fahrzeug
Smart cdi 0,6
Nutzleistung/Nenndrehzahl
kW / 1/min
Max. Drehmoment / Drehzahl
Nm / 1/min
CO2-Emission
Kraftstoffverbrauch
g/km
î/100 km
33/3800
110/2000
88
3,3
VW Golf 1,9 TDI
77/4000
250/1900
148
5,6
Audi Q7 3,0 TDI
176/4000
550/2000
260
9,8
b) Dieselfahrzeuge erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Heute sind bereits ca. 50 % der zugelassenen Neufahrzeuge Dieselfahrzeuge. Nennen Sie Gründe für diese Entwicklung.
Geringer Kraftstoffverbrauch, geringe CO2-Emission, hohes Motordrehmoment, guter Wiederverkaufswert, hohe Kilometerleistung.
19
LERNFELD 1
Name:
Service
Klasse:
Viertakt-Diesel-Motor
4.
Datum:
Blatt-Nr.:
Blatt 2
a) Benennen Sie in Zeile 1 der Tabelle die einzelnen Takte des Dieselmotors mit Turbolader.
b) Legen Sie den Zylinderraum oberhalb des Kolbens für jeden Takt mit einer anderen Farbe an.
䡲 Luft 䡲 verdichtete Luft 䡲 verbrennendes Kraftstoff-Luft-Gemisch 䡲 Abgas
c) Tragen Sie zum jeweiligen Takt die max. Drücke und die max. Temperaturen im Zylinder ein.
d) Ergänzen Sie in Zeile 5 der Tabelle die wesentlichen Vorgänge bei den jeweiligen Takten.
1. Takt
2. Takt
3. Takt
4. Takt
Ansaugen
Verdichten
Arbeiten
Ausstoßen
Injektor
AV
zu
EV
zu
AV
zu
EV
zu
AV
offen
Abgas
Druck im Zylinder
Druck im Zylinder
Druck im Zylinder
Druck im Zylinder
ca. 0,5…1,0 bar
Ladedruck
ca. 30 …
55 bar
ca. 60 …
160 bar
ca. 0,2 …
0,4 bar
70 °C … 100 °C
600 °C … 900 °C
2000 °C … 2500 °C
100 °C … 750 °C
Durch den Turbolader wird
Luft ungedrosselt in den
Zylinder gedrückt.
Verdichtung der
Luft ➞Temperaturerhöhung
➞ fein zerstäubte Einspritzung
des Kraftstoffes
unter hohem
Druck.
Kraftstoff verdampft ➞ Entzündung an der
heißen Luft ➞
starker Druckanstieg ➞ AV
öffnet kurz vor
UT (Restdruck
4 … 5 bar).
Der Druckverlauf während der 4 Hübe eines Arbeitsspiels lässt
sich über einen Drucksensor am laufenden Motor aufzeichnen.
b) Markieren sie die 4 Takte:
䡲 Verdichten 䡲 Arbeiten
䡲
䡲
Ansaugen
Ausstoßen
c) Markieren Sie den Zündzeitpunkt für den Ottomotor und
den Einspritzbeginn für den Dieselmotor im Diagramm.
d) Im Bild ist der Druckverlauf eines Saug-Dieselmotors dargestellt. Wie ändert sich das Arbeitsdiagramm bei einem
Turbo-Motor?
Das „Ansaugen“ findet mit Ladedruck
statt und der max. Verbrennungsdruck
wird größer.
180
bar
160
Die Abgase
strömen aus
dem Zylinder.
E = Einspritzbeginn
= Zündzeitpunkt
140
Druck p im Zylinder
a) Die Kurven wurden unter Volllast bei einem Otto- und
einem Dieselmotor aufgezeichnet. Ordnen Sie die Verfahren
den entsprechen Druckverläufen zu.
20
AV
zu
Kraftstoff
Luft
5.
EV
zu
Dieselmotor
120
100
Ottomotor
80
60
40
E
20
0
–1
OT
Vh
UT
V in cm3
EV
offen

Einblick - Europa

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