Lernfeld 6 · Prüfung Teil 1

Motorkennlinien, Leistung, Drehmoment und Verbrauch

Volllastkennlinie, Drehmomentanstieg, spezifischer Verbrauch und Wirkungsgrad von Traktormotoren, Messung an der Zapfwelle und Kosten je Hektar.

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Darum geht es

Die Volllastkennlinie zeigt Leistung, Drehmoment und spezifischen Kraftstoffverbrauch über der Drehzahl. Traktormotoren sind auf einen großen Drehmomentanstieg ausgelegt: Fällt die Drehzahl unter Last, steigt das Drehmoment, und die Leistung bleibt in einem breiten Bereich unter der Nenndrehzahl fast gleich. Oberhalb der Nenndrehzahl nimmt der Regler die Einspritzmenge zurück, bis die obere Leerlaufdrehzahl erreicht ist.

Der spezifische Verbrauch in g/kWh macht Motoren vergleichbar; im Verbrauchskennfeld liegt der Bestpunkt bei hoher Last und mittlerer Drehzahl. Daraus folgt die Regel, bei Teillast einen höheren Gang mit niedrigerer Drehzahl zu fahren. Aus dem spezifischen Verbrauch und dem Heizwert lässt sich der effektive Wirkungsgrad berechnen, bei guten Dieselmotoren um 40 Prozent. Für den Landwirt zählt am Ende der Verbrauch und damit die Kosten je Hektar.

In der Werkstatt wird die Leistung mit einer Zapfwellenbremse gemessen. Der Wert liegt um die Verluste im Zapfwellenstrang unter der Motorleistung und wird mit den Zapfwellen-Sollwerten des Herstellers verglichen. Leistung steigt durch Aufladung, Ladeluftkühlung und mehr Kraftstoff bei mehr Luft. Eine Leistungssteigerung ohne Freigabe gefährdet Gewährleistung, Abgasgenehmigung und Betriebserlaubnis.

Das solltest du dir merken

P = M · n / 9550 mit P in kW, M in Nm und n in 1/min.
Drehmomentanstieg bezieht sich auf das Drehmoment bei Nenndrehzahl.
Bestpunkt des Verbrauchs liegt bei hoher Last und mittlerer Drehzahl.
Zapfwellenleistung ist kleiner als die Motorleistung, typisch um etwa 10 Prozent.
Kosten je Hektar = Verbrauch je Stunde mal Preis geteilt durch Flächenleistung.

Formeln

Leistung aus Drehmoment und Drehzahl: $P = \frac{M \cdot n}{9550}$; $P$ in kW, $M$ in Nm, $n$ in $min^{- 1}$
Spezifischer Kraftstoffverbrauch: $b = \frac{V ˙ _{K} \cdot ρ}{P}$; $V ˙_{K}$ in l/h, $ρ$ in g/l, $P$ in kW ergibt $b$ in g/kWh
Drehmomentanstieg: $Δ M = \frac{M _{ma x} - M _{N}}{M _{N}} \cdot 100 %$; $M_{N}$ Drehmoment bei Nenndrehzahl
Effektiver Wirkungsgrad: $η = \frac{3 , 6 MJ}{b \cdot H _{u}}$; $b$ in kg/kWh, $H_{u}$ Heizwert in MJ/kg
Flächenleistung: $F = \frac{b \cdot v \cdot η _{F}}{10}$; $b$ Arbeitsbreite in m, $v$ in km/h, $η_{F}$ Feldwirkungsgrad, $F$ in ha/h

Typische Fehler in der Prüfung

Den Drehmomentanstieg auf das Maximaldrehmoment statt auf das Nenndrehmoment bezogen.
Beim spezifischen Verbrauch Liter statt Gramm eingesetzt.
Bei der Flächenleistung den Faktor 10 oder den Feldwirkungsgrad vergessen.
Die gemessene Zapfwellenleistung mit der Motorleistung aus dem Prospekt verglichen.

Tipps aus der Werkstatt

Drehmomentanstieg immer auf das Drehmoment bei Nenndrehzahl beziehen. Spezifischer Verbrauch in g/kWh: Liter mal Dichte, dann durch die Leistung. Für Kosten je Hektar zuerst die Flächenleistung b · v · η / 10 ausrechnen. Die Zapfwelle zeigt weniger als die Motorleistung im Prospekt.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

15 Aufgaben zu „Motorkennlinien, Leistung, Drehmoment und Verbrauch“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Land- und Baumaschinenmechatroniker/-in (2014), Lernfeld 6 (Instandhalten von Verbrennungsmotoren). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.