ATZ/MTZ-Fachbuch - Springer978-3-658-10902-8/1.pdf · bietet die Reihe ATZ/MTZ-Fachbuch, welche die...
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ATZ/MTZ-Fachbuch
Die komplexe Technik heutiger Kraftfahrzeuge und Antriebsstränge macht einen immer größer werdenden Fundus an Informationen notwendig, um die Funktion und die Arbeitsweise von Kom-ponenten oder Systemen zu verstehen. Den raschen und sicheren Zugriff auf diese Informationen bietet die Reihe ATZ/MTZ-Fachbuch, welche die zum Verständnis erforderlichen Grundlagen, Daten und Erklärungen anschaulich, systematisch, anwendungsorientiert und aktuell zusam-menstellt.Die Reihe wendet sich an Ingenieure der Kraftfahrzeugentwicklung und Antriebstechnik sowie Studierende, die Nachschlagebedarf haben und im Zusammenhang Fragestellungen ihres Arbeits-feldes verstehen müssen und an Professoren und Dozenten an Universitäten und Hochschulen mit Schwerpunkt Fahrzeug- und Antriebstechnik. Sie liefert gleichzeitig das theoretische Rüstzeug für das Verständnis wie auch die Anwendungen, wie sie für Gutachter, Forscher und Entwicklungs-ingenieure in der Automobil- und Zulieferindustrie sowie bei Dienstleistern benötigt werden.
Richard van Basshuysen Fred Schäfer (Hrsg.)
Handbuch VerbrennungsmotorGrundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven
8. überarbeitete Auflage
Herausgeber
Richard van BasshuysenBadWimpfen, Deutschland
Fred SchäferHamm, Deutschland
ATZ/MTZ-FachbuchISBN 978-3-658-10901-1 ISBN 978-3-658-10902-8 (eBook)DOI 10.1007/978-3-658-10902-8
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Vorwort zur 8. Auflage
Das „Handbuch Verbrennungsmotor“ hat sich im Laufe der Jahre zum international aner-kannten Standardwerk unseres Fachgebietes entwickelt. Die Komplexität, die heute einen modernen Verbrennungsmotor ausmacht, ist sicherlich einer der Gründe dafür, dass ein Ein-zelner nicht mehr in der Lage ist, alle wichtigen Zusammenhänge in ihrer Tiefe umfassend darzustellen. Vielleicht ist das auch mit ein Grund dafür, dass es bisher weltweit überraschen-derweise keine Gesamtdarstellung zu diesem Thema gibt. Eine Vielzahl von Fachbüchern beschäftigt sich zwar mit Teilaspekten des Verbrennungsmotors; es fehlte jedoch ein Werk, das alle bedeutenden Aspekte von Diesel- und Ottomotoren berücksichtigt.
Die über 100-jährige Entwicklung des Verbrennungsmotors hat bezüglich der unter-schiedlichen Anforderungen, der großen Anzahl von Bauelementen und deren Zu-sammenwirken eine explosionsartige Vielfalt an wichtigen Erkenntnissen und Detail-wissen hervorgebracht. Mit einem aktualisierten und erweiterten Umfang auf über 1350 Seiten, 1841 Abbildungen und mehr als 1500 Literaturangaben sind die wesentlichen Inhalte der Technik des Verbrennungsmotors dargestellt.
Es war das besondere Bestreben der Herausgeber, Akzente an der richtigen Stelle zu setzen und damit ein Werk zu präsentieren, das Defizite in der Fachliteratur beseitigt. Von besonde-rer Bedeutung ist, dass diese Überarbeitung und Erweiterung in kürzester Zeit entstand und somit den aktuellen, hohen Stand der heutigen technischen Entwicklung widerspiegelt und einen Blick in die Zukunft erlaubt.
Besonders wichtig war es den Herausgebern, Theorie und Praxis in einem ausgewogenen Ver-hältnis darzustellen. Das gelang vor allem dadurch, dass über 140 Autoren aus Wissenschaft und Industrie zur Mitarbeit gewonnen werden konnten. Mit ihrer Hilfe entstand ein Werk, das in Lehre, Forschung und Praxis gleichermaßen ein einmaliger Helfer und Ratgeber bei der täglichen Arbeit ist.
Es richtet sich vor allem an in Wissenschaft und Praxis tätige Fachleute der Automobil-, Motoren-, Mineralöl-, und Zubehörindustrie und an Studenten, es ein hilfreicher Begleiter durch das Studium sein soll. Darüber hinaus soll es Patentanwälten, dem Kraftfahrzeugge-werbe, Regierungsstellen, Umweltorganisationen, Journalisten sowie interessierten Laien ein nützlicher Ratgeber sein.
Die Frage nach der Zukunft des Verbrennungsmotors spiegelt sich in vielen neuen Ansätzen zur Lösung der Probleme beispielsweise im Zusammenhang mit Kraftstoffverbrauch und Umweltverträglichkeit. Insbesondere unter diesen Aspekten, im Vergleich zu den Alternati-ven, fällt die Prognose nicht schwer, dass uns der Hubkolbenmotor für den mobilen Einsatz in seinen grundlegenden Elementen noch lange erhalten bleiben wird. Neue Antriebssysteme haben das Problem, gegen eine über 100-jährige Entwicklung mit weltweit enormen Entwick-lungskapazitäten konkurrieren zu müssen. Das gilt sicherlich auch für den Elektroantrieb für Kraftfahrzeuge entgegen der zur Zeit von politischer Seite entfachten Euphorie.
V
Neben der Darstellung des aktuellen Standes der Motorenentwicklung ist die Beantwortung der Fragen wichtig: Wohin entwickelt sich der Verbrennungsmotor? Wie ist sein Potenzial im Hinblick auf Kraftstoffverbrauch, Kostenoptimierung und Umweltverträglichkeit nach über hundert Jahren Entwicklungszeit zu bewerten? Welche Möglichkeiten bieten alternative Kraftstoffe und alternative Antriebssysteme in der Zukunft? Sind Range Extender und hybride Antriebe nur Brückenfunktionen hin zum reinen Elektroantrieb? Gibt es Wettbewerbssys-teme, die ihn in den nächsten Jahrzehnten ablösen könnten? Auf diese Fragen wurden nach dem heutigen Kenntnisstand schlüssige Antworten gegeben.
Wenn auch der Schwerpunkt des Buches beim Pkw-Motor liegt, betreffen grundsätzliche Zusammenhänge auch Nutzfahrzeugmotoren. Neu ist auch, dass die in vielen Bereichen un-terschiedlichen Aspekte des Ottomotors im Vergleich zum Dieselmotor in diesem Buch he-rausgearbeitet werden. Sind in einigen Jahren überhaupt noch grundsätzliche Unterschiede zwischen Diesel- und Ottomotoren vorhanden? Man denke an die sich annähernden Verbren-nungsverfahren zwischen Otto- und Dieselmotoren: Ottomotoren mit Direkteinspritzung – zukünftig vielleicht Dieselmotoren mit homogener Verbrennung.
Unser besonderer Dank gilt allen unseren Autoren für ihre konstruktive und disziplinierte Mitarbeit sowie ihr Verständnis für die schwierige Aufgabe, die Beiträge so vieler Mitarbeiter zu koordinieren. Besonders hervorzuheben ist die Termintreue der Autoren, die es ermög-lichte, auch das Erscheinen des überarbeiteten und erweiterten Buches zeitnah und damit aktuell am Markt zu platzieren – ein besonders erwähnenswerter Vorgang, wie wir meinen.
Nach dem großen Erfolg der ersten sieben Auflagen – von 2002 bis 2016 wurden mehr als 30.000 Exemplare in deutscher und englischer Sprache gedruckt – wurde der Inhalt vieler Kapitel der 8. Auflage aktualisiert und die Literaturstellen ergänzt.
Dabei wird der wachsenden Bedeutung der Diskussion um Treibhausgase wie CO2 besonders Rechnung getragen und der Einfluss der Motorapplikation auf die CO2-Emission gezeigt. An anderen Stellen wurde, wo erforderlich, der Inhalt auf den aktuellen Stand der Technik gebracht.
Dem Springer Vieweg Verlag und insbesondere dem Lektorat Ewald Schmitt und Elisabeth Lange sei für die konstruktive und vorausschauende Mitarbeit herzlich gedankt.
Last but not least danken die Herausgeber insbesondere der Firma IAV GmbH für die fach-liche und materielle Unterstützung bei der Entstehung dieses Werkes, ohne deren Mithilfe dieses Handbuch so nicht hätte realisiert werden können.
Bad Wimpfen/Hamm, im Jahr 2017
Dr.-Ing. E.h. Richard van Basshuysen, VDIProf. Dr.-Ing. Fred Schäfer, SAE
VI Vorwort zur 8. Auflage
Unser Antrieb:Innovative Technologien für eine umweltgerechte Mobilität
Mit technologisch anspruchsvollen Innovationen leisten
wir einen Beitrag zur Emissions-, Verbrauchs- und Ge-
wichtsreduzierung, zum Einsatz alternativer Kraftstoffe
und zur Entwicklung neuer Motoren- und Getriebe-
generationen. Als Partner der internationalen Fahrzeug-
industrie ist unsere Innovationskraft nicht nur bei
Zylinderkopf- und Spezialdichtungen, Kunststoff-Leicht-
bauteilen und Abschirmsystemen rund um Motor,
Getriebe, Abgasstrang und den Unterboden gefragt.
Unsere Kompetenz reicht weiter: über effiziente Lö-
sungen im Bereich der Abgasnachbehandlung bis hin
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Die Herausgeber
Dr.-Ing. E.h. Richard van Basshuysen, VDI, wurde 1932 in Bingen/Rhein geboren. Nach einer Lehre mit Abschluss als Kfz-Schlosser studierte er an der Fachhochschule Braunschweig/Wolfenbüttel von 1953 bis 1955 mit Abschluss als Ingenieur für Maschinenbau. 1982 wurde ihm der Hochschulgrad Diplom-Ingenieur verliehen. Von 1955 bis 1965 war er wissenschaftlicher Mitarbeiter der Aral AG in Bochum. 1965 wechselte er zur NSU AG, wo er die Versuchsleitung der Motor- und Getriebeentwicklung einschließlich der Wankelmotorent-wicklung übernahm und zum stellvertretenden Leiter des Fahrzeug-versuchs berufen wurde. In dieser Funktion war er mitverantwortlich für die Entwicklung der Fahrzeuge Prinz 4, NSU 1000 und 1200, RO 80 und K 70. 1969 wurde die NSU AG von der heutigen Audi AG übernommen. Bei der Audi AG begründete er dann als Entwicklungs-leiter die Fahrzeugkomfortklasse V8/A8 und war Leiter der Motoren- und Getriebeentwicklung und parallel dazu Aufsichtsratsmitglied der Audi AG als gewählter Vertreter der leitenden Angestellten. Seine bedeutendste Entwicklung war die des weltweit ersten abgasent-gifteten Pkw-Dieselmotors mit Direkteinspritzung und Turboauf-ladung, die er gegen große Widerstände auch im eigenen Hause im VW-Konzern durchsetzte. Da dieser Motor 20 % weniger Kraftstoff als sein Vorgänger als Kammerdieselmotor verbraucht und ein Motor mit hoher Leistung und sehr hohem Drehmoment ist, hat er sich weltweit durchgesetzt. In Europa wuchs sein Marktanteil von circa 12 % im Jahr 1989 auf circa 50 % nach nur etwas mehr als einer Dekade.Nach seiner aktiven Laufbahn in der Automobilindustrie gründete Richard van Basshuysen 1992 ein Ingenieurbüro, das er bis heute leitet. Auch war er 20 Jahre lang Herausgeber der international bedeutenden technisch-wissenschaftlichen Fachzeitschriften ATZ (Automobiltech-nische Zeitschrift) und MTZ (Motortechnische Zeitschrift). Er berät internationale Automobilhersteller und Ingenieurdienstleister und ist Autor und Herausgeber technisch-wissenschaftlicher Fachbücher, die auch ins Englische und Chinesische übersetzt wurden und werden. Außerdem ist er seit 2006 zusammen mit Prof. Dr. Ing. Fred Schäfer Herausgeber und Mitautor des Internetportals www.motorlexikon.de. Darüber hinaus war er Beiratsmitglied und Mitglied des Vorstandes in verschiedenen Gremien wie dem Verein Deutscher Ingenieure (VDI) und dem Österreichischen Verein für Kraftfahrzeugtechnik. Auch ist er Autor und Mitautor von über 60 technisch-wissenschaftlichen Publi-kationen. 2001 erhielt er für die Entwicklung des zukunftsweisenden Dieselmotor mit Direkteinspritzung den hochdotierten Ernst-Blickle-Preis 2000 und die BENZ-DAIMLER-MAYBACH-EHRENMEDAILLE des VDI für ,,seine herausragende Ingenieurleistung bei der Entwicklung des Pkw-Dieselmotors mit Direkteinspritzung sowie seine langjäh-rigen Engagements als Herausgeber der ATZ/MTZ und als Beirats-
IX
mitglied der VDI-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik“. Für sein Lebenswerk wurde ihm 2004 von der Universität Magdeburg die Ehrendoktorwürde verliehen.
Prof. Dr.-Ing. Fred Schäfer wurde im Jahr 1948 in Neuwied am Rhein geboren. Nach einer Lehre als Maschinenbauer folgte ein Studium des Maschinenbaus an der staatlichen Ingenieurschule Koblenz. Im Anschluss daran absolvierte er ein Studium an der Universität Kaiserslautern in der Fachrichtung Kraft- und Arbeitsmaschinen mit dem Abschluss ,,Dipl.-Ing.“. Die Promotion zum Dr.-Ing. am Institut für Kraft- und Arbeitsmaschinen der Universität in Kaiserslautern wurde mit dem Thema ,,Reaktionskinetische Untersuchungen der Wasserstoff-Methanolverbrennung im Ottomotor“ abgeschlossen. Der weitere Berufsweg führte zur Audi AG nach Neckarsulm, zunächst als Assistent des Entwicklungsleiters. Weitere Stationen während der zehnjährigen Tätigkeit waren Hauptgruppenleiter im Motorenversuch und im Anschluss daran Leiter der Abteilung Motorkonstruktion. 1990 wurde er zum Professor für Kraft- und Arbeitsmaschinen an die damalige Fachhochschule Iserlohn berufen, die heute Teil der Fachhochschule Südwestfalen mit Sitz in Iserlohn ist. Im Rahmen dieser Tätigkeit leitet er das Labor für Verbrennungsmotoren und Strömungsmaschinen. Herr Prof. Dr.-Ing. Schäfer war in vielen Hochschulgremien tätig unter anderem im Senat der Hochschule. In der Funktion als Prodekan für Lehre und Forschung war er Mitglied im Leitungsgremium des Fachbereiches Maschinenbau. Herr Prof. Dr.-Ing. Schäfer ist darüber hinaus freiberuflich im Bereich Forschung und Entwicklung auf dem Sektor der Motorentechnik tätig. Zusammen mit Herrn Dr. van Basshuysen war er unter anderem von 1996 bis 2003 Herausgeber der Zeitschriftenbeilage Shell-Lexikon Verbrennungsmotor, welche im Jahr 2004 als Buch mit dem Titel ,,Lexikon Motorentechnik“ erschienen ist. Darüber hinaus ist er mit Herrn Dr.-Ing. E.h. van Basshuysen Herausgeber und Mitautor des Internetportals www.motorlexikon.de und des „Handbuch Verbren-nungsmotor“. Herr Prof. Dr.-Ing. Fred Schäfer ist seit Jahren Mitglied des VDI und der SAE.
X Die Herausgeber
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Kapitel, Beiträge und Mitarbeiter
1 Geschichtlicher Rückblick Prof. Dr.-Ing. Claus BreuerProf. Dr.-Ing. Stefan Zima (†)
2 Definition und Einteilung der Hubkolbenmotoren Dr.-Ing. Hanns Erhard HeinzeProf. Dr.-Ing. Dr. h.c. Helmut Tschöke
2.1 Definitionen
2.2 Möglichkeiten der Einteilung
3 Kenngrößen Prof. Dr.-Ing. Ulrich Spicher
3.1 Hubvolumen
3.2 Verdichtungsverhältnis
3.3 Drehzahl und Kolbengeschwindigkeit
3.4 Drehmoment und Leistung
3.5 Kraftstoffverbrauch
3.6 Gasarbeit und Mitteldruck
3.7 Wirkungsgrad
3.8 Luftdurchsatz und Zylinderfüllung
3.9 Luft-Kraftstoff-Verhältnis
4 Kennfelder Dipl.-Ing. Bernd HaakeDr.-Ing. Joschka Schaub
4.1 Verbrauchskennfelder
4.2 Emissionskennfelder
4.3 Zündungs- und Einspritzkennfelder
4.4 Abgastemperaturkennfelder
5 Thermodynamische Grundlagen Prof. Dr.-Ing. Fred Schäfer
5.1 Kreisprozesse
5.2 Vergleichsprozesse
5.3 Offene Vergleichsprozesse
5.4 Wirkungsgrade
5.5 Energiebilanz am Motor
6 Triebwerk
6.1 Kurbeltrieb Prof. Dr.-Ing. Stefan Zima (†)
6.2 Drehschwingungen Prof. Dr.-Ing. Claus Breuer
6.3 Variabilität von Verdichtung und Hubvolumen Prof. Dr.-Ing. Fred Schäfer
7 Motorkomponenten
7.1 Kolben/Kolbenbolzen/Kolbenbolzensicherung Dr.-Ing. Uwe MohrDr.-Ing. Wolfgang Issler
7.2 Pleuel Dr. Thierry Garnier
7.3 Kolbenringe Prof. Dr.-Ing. Claus BreuerDipl.-Phys. Hans-Rainer Brillert
7.4 Kurbelgehäuse Dipl.-Ing. Günter HelsperDipl.-Ing. Karl B. LangloisDr.-Ing. Michael WagnerDipl.-Ing. Gerd Ohrnberger
XIII
7.5 Zylinder Prof. Dr.-Ing. Claus BreuerDr.-Ing. Arnim Robota
7.6 Ölwanne Dipl.-Ing. Günter HelsperDipl.-Ing. Karl B. LangloisDr.-Ing. Michael WagnerDipl.-Ing. Gerd Ohrnberger
7.7 Kurbelgehäuseentlüftung Dr.-Ing. Uwe Meinig
7.8 Zylinderkopf Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Wilhelm HannibalDipl.-Ing. Johann Schopp
7.9 Kurbelwellen Dr. sc. techn. ETH Werner MenkDipl.-Ing., MBA Ilias PapadimitriouGuido Rau
7.10 Ventiltriebskomponenten Wolfgang ChristgenMichael HaasNorbert Nitz
7.11 Ventile Dr.-Ing. Olaf JosefDipl.-Ing. Axel Linke
7.12 Ventilfedern Dr.-Ing. Rudolf Bonse
7.13 Ventilsitzringe Dr.-Ing. Gerd Krüger
7.14 Ventilführungen
7.15 Schmierölpumpen Dr.-Ing. Uwe Meinig, Dr. Christof Lamparski
7.16.1 – 7.16.9
Nockenwelle Dipl.-Ing. Hermann HoffmannDr.-Ing. Martin LechnerDipl.-Ing. GwL. Falk SchneiderDipl.-Ing. Markus LettmannDipl.-Ing. Rolf Kirschner
7.16.10 Nockenwellenverstellsysteme Andreas Strauss
7.17 Kettentrieb Dr.-Ing. Peter Bauer
7.18 Riementriebe Dipl.-Ing. Ralf WalterDipl.-Ing. Wolfgang KörferDipl.-Ing. Michael NeuDipl.-Ing. Franz Fusenig
7.19 Lager in Verbrennungsmotoren Dipl.-Ing. Dr. techn. Rainer AufischerDipl.-Ing. Andreas Weber
7.20 Ansaugsysteme Dipl.-Ing. (FH) Alexander Korn
7.20.1 Komponenten der Ansaugsysteme Dipl.-Ing. Andreas WeberDipl.-Ing. Andreas PelzDipl.-Ing. (FH) Alexander Korn
7.20.2 Akustik Dipl.-Ing. (FH) Matthias Alex
7.21 Dichtsysteme
7.21.1 Zylinderkopfdichtungssysteme Dipl.-Ing. Armin DiezAndreas Göttler
7.21.2 Spezialdichtungen Dipl.-Ing. Wilhelm KullenDr.-Ing. Oliver Göb
7.21.3 Elastomer-Dichtsysteme Dipl.-Ing. Eberhard Griesinger
7.21.4 Entwicklungsmethoden Dipl.-Ing. Uwe Georg KlumpDr. rer. nat. Hans-Peter Werner
7.22 Verschraubungen am Motor Dipl.-Ing. Siegfried JendeDipl.-Ing. Thomas Kurtz
7.23 Abgaskrümmer Dipl.-Ing. Hubert Neumaier
7.24 Kühlmittelpumpen für Verbrennungsmotoren Dipl.-Ing. Peter AmmDipl.-Ing. Franz PawellekMirko Sierakowski
7.25 Steuerorgane des Zweitaktmotors Dr.-Ing. Uwe Meinig
XIV Kapitel, Beiträge und Mitarbeiter
8 Motoren
8.1 Motorkonzepte Prof. Dr.-Ing. Fred Schäfer
8.2 Aktuelle Motoren
8.3 Motorradmotoren/Sondermotoren Andreas Bilek
8.4 Kreiskolbenmotor/Wankelmotor Mazda Motors (Deutschland) Leverkusen
8.5 Kleinvolumige Motoren für handgeführte Arbeits-geräte
Dr.-Ing. Tim Gegg
9 Tribologie
9.1 Reibung Dr.-Ing. Franz Maassen
9.2 Schmierung Prof. Dr.-Ing. Stefan Zima (†)
10 Ladungswechsel
10.1 Gaswechseleinrichtungen beim Viertaktmotor Prof. Dr.-Ing. Ulrich Spicher
10.2 Ladungswechselrechnung
10.3 Gaswechsel bei Zweitaktmotoren Dr.-Ing. Uwe Meinig
10.4 – 10.4.3
Variable Ventilsteuerungen Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Wihelm HannibalDipl.-Ing. Andreas KnechtDipl.-Ing. Wolfgang Stephan
10.4.4 Perspektiven des variablen Ventiltriebs Prof. Dr.-Ing. Rudolf FlierlProf. Dr.-Ing. Dr. h.c. Wihelm Hannibal
11 Aufladung von Verbrennungsmotoren
11.1 Mechanische Aufladung Prof. Dr.-Ing. Hans ZellbeckDr.-Ing. Tilo Roß
11.2 Abgasturboaufladung
11.3 Ladeluftkühlung
11.4 Zusammenwirken von Motor und Verdichter
11.5 Dynamisches Verhalten
11.6 Zusatzmaßnahmen bei aufgeladenen Verbren-nungsmotoren
11.7 Leistungsexplosion durch Register- und zweistu-fige Aufladung bei Personenkraftwagen (Hochauf-ladung)
Dipl.-Ing. Marc SensDipl.-Ing. Guido Lautrich
11.8 Ermittlung von Turboladerkennfeldern an Turbola-derprüfständen
Dipl.-Ing. Marc SensDr.-Ing. Panagiotis Grigoriadis
12 Gemischbildungsverfahren und -systeme
12.1 Innere Gemischbildung Prof. Dr.-Ing. Fred Schäfer
12.2 Äußere Gemischbildung
12.3 – 12.3.7
Gemischbildung bei Ottomotoren
12.3.8.1 Saugrohreinspritzsysteme
12.3.8.2 Systeme für Direkteinspritzung Dr. Erwin Achleitner, Dr.-Ing. Harald Bäcker
12.4 Gemischbildung bei Dieselmotoren Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Helmut Tschöke
12.4.1 Einspritzsysteme – Überblick
12.4.2 Systeme mit einspritzsynchroner Druckerzeugung
12.4.3 Systeme mit zentralem Druckspeicher Dipl.-Ing. Wolfgang BlochingDr.-Ing. Klaus Wenzlawski
12.4.4 Einspritzdüsen und Düsenhalter Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Helmut Tschöke
12.5 Kraftstoffversorgungssystem Dr.-Ing. Thomas Zapp
XVKapitel, Beiträge und Mitarbeiter
12.5.1 Kraftstoffbehälter
12.5.2 Das Tankentlüftungssystem
12.5.3 Anforderungen an ein Kraftstofffördersystem Dipl.-Ing. Holger DilchertDipl.-Ing. Bernd JägerDipl.-Ing. Frank KühnelDipl.-Ing. Ralph Schröder
12.5.4 Die Füllstandsmessung Dipl.-Ing. Knut Schröter
13 Zündung Dr. Manfred AdolfDipl.-Ing. Heinz-Georg Schmitz
13.1 Zündung – Ottomotor
13.2 Zündkerzen
13.3 Zündung – Dieselmotor
14 Verbrennung Univ. Prof. Dr.-Ing. habil. Günter P. MerkerDr.-Ing. Peter Eckert
14.1 Kraftstoffe und Kraftstoffchemie
14.2 Oxidation von Kohlenwasserstoffen
14.3 Selbstzündung
14.4 Flammenausbreitung
14.5 Modellbildung und Simulation
15 Verbrennungsverfahren
15.1 Dieselmotoren Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Helmut TschökeDr.-Ing. Detlef Hieber
15.2 Ottomotoren Dipl.-Ing. Marc SensDipl.-Ing. Reinhold BalsDipl.-Ing. Ralf WascheckDipl.-Ing. Michael Riess
15.3 Zweitakt-Dieselmotor Dr.-Ing. Uwe Meinig
15.4 Zweitakt-Ottomotor
16 Elektronik und Mechanik für Motor- und Getrie-besteuerung
16.1 Umweltanforderungen Dr. rer. Nat.-Phys. Thomas RieplDipl.-Ing. Karl Smirra
16.2 Standalone-Produkte Dr. rer. Nat.-Phys. Thomas Riepl
16.3 Verbindungstechnik
16.4 Getriebesteuergeräte Prof. Dr. rer. Nat.-Phys. Matthias WieczorekDr.-Ing. Andreas Plach
16.5 Elektronischer Aufbau, Strukturen und Bauele-mente
Dipl.-Ing. Gerwin HörethDipl.-Ing. Rainer Riecke
16.6 Steuergeräteelektronik Dipl.-Ing. Gerwin HörethDipl.-Ing. Alexander SedlmeierDipl.-Ing. Martin GötzenbergerDipl.-Ing. Peter Bertelshofer
16.7 Software-Strukturen Dipl.-Ing. Gerhard WirrerDipl.-Ing. Thomas Vogt
16.8 Die Steuerung des Verbrennungsmotors Dipl.-Ing. Alfred BrandlDipl.-Ing. Martin Jehle
16.9 Funktionen Dipl.-Ing. Martin Jehle
16.10 Sicherheitskonzepte in Getriebesteuerungen Dipl.-Ing. Peter Bertelshofer
16.11 Motor- und Getriebesteuergeräte im 48-Volt-Bordnetz
Dipl.-Ing. Alexander SedlmeierDipl.-Ing. Martin Götzenberger
XVI Kapitel, Beiträge und Mitarbeiter
17 System Antriebsstrang
17.1 Antriebsstrang-Architektur Dr.-Ing. Michael Ulm
17.2 Längsdynamik des Kraftfahrzeuges
17.3 Getriebetypen
17.4 Leistungsebene und Signalverarbeitungsebene
17.5 Getriebesteuerung Dipl.-Ing. Friedrich Graf
17.6 Integriertes Antriebsstrangmanagement (IPM®)
17.7 Komponenten für Antriebsstrangelektrifizierung Dipl.-Ing. Uwe Möhrstädt
18 Sensoren Dr.-Ing. Anton GrabmaierDr.-Ing. Bernd Last
18.1 Temperatursensoren
18.2 Füllstandsensoren
18.3 Klopfsensoren
18.4 Abgassensoren
18.5 Drucksensoren
18.6 Luftmassensensor
18.7 Drehzahlsensoren
18.8 Brennraumdrucksensoren für Dieselmotoren
19 Aktuatoren
19.1 Antriebe Dipl.-Ing. Stefan Klöckner Dipl.-Wirtsch.-Ing. Stefan Grüneis
19.2 Drosselklappenstellglieder
19.3 Drall- und TumbleklappenResonanzaufladung
19.4 Turbolader mit variabler Turbinengeometrie
19.5 Abgasrückführventile Dipl.-Wirt.-Ing. Axel Tuschik
19.6 Verdunstungsemission, Komponenten Dipl.-Wirtsch.-Ing. Stefan Grüneis
20 Kühlung von Verbrennungsmotoren Dipl.-Ing. Matthias BanzhafDr.-Ing. Wolfgang Kramer
20.1 Allgemeines
20.2 Anforderungen an das Kühlsystem
20.3 Berechnungsgrundlagen und Simulations-Tools
20.4 Subsysteme der Motorkühlung
20.5 Kühlmodule
20.6 Gesamtsystem Motorkühlung
21 Abgasemissionen
21.1 Gesetzliche Vorschriften ao. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Ernst Pucher
21.2 Abgasmesstechnik
21.3 Schadstoffe und ihre Entstehung
21.4 Minderung von Schadstoffen
21.5 Abgasnachbehandlung Ottomotor Prof. Dr.-Ing. Fred Schäfer
21.5.1 Katalysatoraufbau und chemische Reaktionen
21.5.2 Katalysatorkonzepte stöchiometrisch betriebener Motoren
21.5.3 Katalysatorkonzepte für Magermotoren
21.5.4 Metallische Katalysatorträger Dr. Andrée Bergmann
21.6 Abgasnachbehandlung Dieselmotor
21.6.1 Diesel-Oxidationskatalysatoren Dr.-Ing. E.h. Richard van Basshuysen
21.6.2 NOx Adsorber für Diesel-Pkw
XVIIKapitel, Beiträge und Mitarbeiter
21.6.3 Partikel/Partikelfilter Dr. h.c. Dipl.-Ing. Andreas C. R. MayerDr. Markus KasperProf. Dr. Heinz Burtscher
21.6.4 Katalytischer Partikelfilter Dr.-Ing. E.h. Richard van Basshuysen
21.6.5 WLTP- und RDE-Testverfahren zur Abgasmessung
22 Betriebsstoffe
22.1 Kraftstoffe Wolfgang Dörmer
22.1.1 Dieselkraftstoff
22.1.2.3 Alternative Ottokraftstoffe Norbert Neumann
22.2 Schmierstoffe Volker ClasenDr. Ulrich Pfisterer
22.3 Kühlmittel Volker ClasenDr. Oliver Busch
23 Filtration von Betriebsstoffen Dr.-Ing. Pius Trautmann
23.1 Luftfilter
23.2 Kraftstofffilter
23.3 Motorölfilter
24 Berechnung und Simulation
24.1 Festigkeits- und Schwingungsberechnung Dr. Peter Klumpp
24.1.1 Methoden
24.1.2 Ausgewählte Anwendungsbeispiele
24.1.3 Kolbenberechnungen Priv.-Doz. Dr.-Ing. Ralf MeskeDipl.-Ing. Klaus Lades
25 Verbrennungsdiagnostik – Indizieren und Visua-lisieren in der Verbrennungs entwicklung
Dr. Ernst WinklhoferDr. Walter F. PiockDr. Rüdiger Teichmann
25.1 Themenstellung
25.2 Indizieren
25.3 Visualisieren
26 Kraftstoffverbrauch Prof. Dr.-Ing. Peter SteinbergDr.-Ing. Dirk Goßlau
26.1 Allgemeine Einflussgrößen
26.2 Motorische Maßnahmen
26.3 Getriebeübersetzungen
26.4 Fahrerverhalten
26.5 CO2-Emissionen
27 Geräuschemissionen Dr.-Ing. Hans-Walter WodtkeProf. Dipl.-Ing. Dr. techn. Hartmut BatheltDipl.-Ing. Andreas Gruber
27.1 Physikalische Grundlagen und Begriffe
27.2 Gesetzliche Außengeräuschvorschriften
27.3 Geräuschquellen des Außengeräusches
27.4 Maßnahmen zur Außengeräuschminderung
27.5 Motorgeräusch im Innenraum
27.6 Akustische Leitlinien für den Motorkonstrukteur
27.7 Messtechniken und Analysemethoden
27.8 Psychoakustik
27.9 Sound-Engineering
XVIII Kapitel, Beiträge und Mitarbeiter
27.10 Simulationswerkzeuge
27.11 Anti-Noise-Systeme: Geräuschminderung durch Gegenschall
28 Motorenmesstechnik Univ. Prof. Dr. techn. Christian BeidlDipl.-Ing. Dr. techn. Klaus-Christoph HarmsDr. Christoph R. Weidinger
29 Hybridantriebe Prof. Dr.-Ing. Fred SchäferDipl.-Ing. Carsten von Essen
29.1 Historie
29.2 Grundlagen der Hybridantriebe (allgemeiner Überblick)
29.3 Einteilung der Hybridantriebe
29.4 Elektrische Antriebssysteme
29.5 Energiespeichersysteme
29.6 Getriebe für Hybridantriebe
29.7 Energiemanagement
29.8 Betriebsstrategien
29.9 Aktuelle Hybridfahrzeuge
29.10 Zukünftige Entwicklung
29.11 Range Extender Hon.-Prof. Dr.-Ing. habil. Eduard KöhlerDr.-Ing. Martin Hopp
30 Alternative Fahrzeugantriebe und APUs (Auxili-ary Power Units)
Prof. Dr.-Ing. Ulrich SeiffertProf. Dr.-Ing. Burghard VoßDipl.-Ing. Katharina SchütteDipl.-Ing. Ralf Wascheck
30.1 Gründe für Alternativen
30.2 Elektroantrieb
30.3 Stirlingmotor
30.4 Gasturbine
30.5 Brennstoffzelle als Fahrzeugantrieb
30.6 Zusammenfassende Bewertung der Alternativen Energien und Antriebe
30.7 Wasserstoff-Verbrennungsmotor
30.8 Stromerzeugung durch eine Auxiliary Power Unit (APU)
31 Energiemanagement in Motor und Fahrzeug Prof. Dr.-Ing. Fred SchäferDr.-Ing. E.h. Johannes Liebl
31.1 Verluste bei der Energieumwandlung
31.2 Bedarfsorientiertes Energiemanagement
31.3 Stromerzeugung im Fahrzeug
31.4 Wärmemanagement
32 Energien für Antriebe nach 2020 Dipl.-Ing. (FH) Rolf BrückDipl. Chem.-Ing. Peter HirthDr. Eberhard JacobDipl.-Ing. Wolfgang Maus
33 Ausblick Dr.-Ing. E.h. Richard van Basshuysen
XIXKapitel, Beiträge und Mitarbeiter
.
Firmen- und Hochschulverzeichnis
Firmenverzeichnis
Akustikzentrum GmbH, Lenting Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn.Hartmut Bathelt
Andreas Stihl AG & Co. KG, Waiblingen Dr.-Ing. Tim Gegg
Audi AG, Ingolstadt Dipl.-Ing. Andreas GruberDr. Peter Klumpp
AVL List GmbH, A-Graz Dr. Walter F. PiockDr. Rüdiger TeichmannDr. Ernst WinklhoferDr. Christoph R. WeidingerDipl.-Ing. Dr. techn. Klaus-Christoph Harms
BorgWarner BERU Systems GmbH, Ludwigsburg Dr. Manfred AdolfDipl.-Ing. Heinz-Georg Schmitz (ehemals)
Bleistahl, Wetter Dr.-Ing. Gerd Krüger (ehemals)
BMW Group, München Dipl.-Ing. Johann SchoppDr.-Ing. E.h. Johannes Liebl
BRP-Powertrain GmbH & Co. KG, A-Gunskirchen Dipl.-Ing. Gerd OhrnbergerDr.-Ing. Michael Wagner (ehemals)
Continental Automotive GmbH Dr. Erwin AchleitnerDr.-Ing. Harald BäckerDipl.-Ing. Peter BertelshoferDipl.-Ing. Wolfgang BlochingDipl.-Ing. Alfred BrandlDipl.-Ing. Holger DilchertDipl.-Ing. Martin GötzenbergerDr.-Ing. Anton GrabmaierDipl.-Ing. Friedrich GrafDipl.-Wirtsch.-Ing. Stefan GrüneisDipl.-Ing. Gerwin HörethDipl.-Ing. Bernd JägerDipl.-Ing. Martin JehleDipl.-Ing. Stefan KlöcknerDipl.-Ing. Frank KühnelDr.-Ing. Bernd LastDipl.-Ing. Uwe MöhrstädtDr.-Ing. Andreas PlachDipl.-Ing. Rainer RieckeDr. rer.nat. Dipl.-Phys.Thomas RieplDipl.-Ing. Ralph SchröderDipl.-Ing. Knut SchröterDipl.-Ing. Alexander SedlmeierDipl.-Ing. Karl SmirraDipl.-Wirt.-Ing. Axel TuschikDr.-Ing. Michael UlmDipl.-Ing. Thomas VogtDr.-Ing. Klaus WenzlawskiProf. Dr. rer. Nat.-Phys. Matthias WieczorekDipl.-Ing. Gerhard WirrerDr.-Ing. Thomas Zapp
Continental Emitec GmbH, Hörselberg-Hainich Dr. Andrée Bergmann
Continental Emitec GmbH, Lohmer Dipl.-Ing. (FH) Rolf BrückDipl. Chem.-Ing. Peter Hirth
Deutsche BP AG, Bochum Dr. Oliver BuschWolfgang Dörmer (ehemals)Norbert NeumannDr. Ulrich Pfisterer
Deutsche BP AG, Hamburg Volker Clasen
Dr.-Ing. h.c. F. Porsche AG, Weissach Dipl.-Ing. Günter Helsper (ehemals)Dipl.-Ing. Karl B. Langlois
ElringKlinger AG, Dettingen/Erms Dipl.-Ing. Armin DiezDr.-Ing. Oliver GöbAndreas GöttlerDipl.-Ing. Eberhard GriesingerDipl.-Ing. Uwe Georg KlumpDipl.-Ing. Wilhelm Kullen (ehemals)Dr. rer. nat. Hans-Peter Werner (ehemals)
Emissionskonzepte Motoren UG, Krailing Dr. Eberhard Jacob
XXIIIFirmen- und Hochschulverzeichnis
Federal-Mogul Burscheid GmbH, Burscheid Dipl.-Phys. Hans-Rainer BrillertDr.-Ing. Arnim Robota
Federal-Mogul Wiesbaden GmbH & Co. KG, Wiesbaden Dr. Thierry Garnier
Federal-Mogul Nürnberg GmbH, Nürnberg Dipl.-Ing. Klaus LadesPriv.-Doz. Dr.-Ing. Ralf Meske
FEV GmbH, Aachen Dipl.-Ing. Bernd HaakeDr.-Ing. Franz MaassenDr.-Ing. Joschka Schaub
Gates GmbH, Aachen Dipl.-Ing. Franz FusenigDipl.-Ing. Wolfgang KörferDipl.-Ing. Michael NeuDipl.-Ing. Ralf Walter
Georg Fischer Automotive AG, CH-Schaffhausen Dr. sc. techn. ETH Werner MenkDipl.-Ing., MBA Ilias PapadimitriouGuido Rau
Geräte- und Pumpenbau GmbH Dr. Eugen Schmidt, Merbelsrod
Dipl.-Ing. Peter AmmDipl.-Ing. Franz Pawellek
Hilite International/Hydraulik-Ring, Nürtingen Dipl.-Ing. Andreas Knecht
hofer mechatronik, Oberboihingen Dipl.-Ing. Wolfgang Stephan
IAV GmbH, Berlin Dr.-Ing. Panagiotis GrigoriadisDipl.-Ing. Guido LautrichDipl.-Ing. Michael RiessDipl.-Ing. Marc SensDipl.-Ing. Carsten von EssenProf. Dr.-Ing. Burghard Voß
IAV GmbH, Gifhorn Dipl.-Ing. Reinhold BalsDipl.-Ing. Katharina SchütteDipl.-Ing. Ralf Wascheck
IGS Zwickau Mirko Sierakowski
iwis motorsysteme GmbH & Co. KG, München Dr.-Ing. Peter Bauer
KSPG AG, Neckarsulm Dr.-Ing. Martin HoppHon.-Prof. Dr.-Ing. habil. Eduard Köhler (ehemals)
KTM Sportmotorcycle AG Andreas Bilek (ehemals)
MAHLE GmbH, Stuttgart Dipl.-Ing. Rolf KirschnerDipl.-Ing. Markus LettmannDipl.-Ing. GwL. Falk Schneider
MAHLE Behr GmbH & Co. KG, Stuttgart Dipl.-Ing. Matthias BanzhafDr.-Ing. Wolfgang Kramer
MAHLE International GmbH, Stuttgart Dipl.-Ing. Hermann HoffmannDr.-Ing. Uwe MohrDr.-Ing. Martin Lechner (ehemals)Dr.-Ing. Wolfgang Issler
MAN Truck & Bus AG, Nürnberg Dr.-Ing. Peter Eckert
XXIV Firmen- und Hochschulverzeichnis
Mann + Hummel GmbH, Ludwigsburg Dipl.-Ing. (FH) Matthias AlexDipl.-Ing. (FH) Alexander KornDipl.-Ing. Andreas PelzDr.-Ing. Pius TrautmannDipl.-Ing. Andreas Weber
Matter Engineering AG, CH-Wohlen Dr. Markus Kasper
Mazda Motors (Deutschland) GmbH, Leverkusen
Miba-Bearing Group – Miba Gleitlager GmbH, A-Laarkirchen Dipl.-Ing. Dr. techn. Rainer Aufischer
Muhr und Bender KG, Attendorn Dr.-Ing. Rudolf Bonse
Peiner Umformtechnik GmbH, Peine Dipl.-Ing. Siegfried Jende (ehemals)
Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH & Co. KG, Schwabach
Dipl.-Ing. Thomas Kurtz
Schaeffler Engineering GmbH, Werdohl Dr.-Ing. Hans-Walter Wodtke
Schaeffler Technologies AG & Co. KG, Herzogenaurach Wolfgang ChristgenMichael HaasNorbert NitzAndreas Strauss
SHW Automotive GmbH, Bad Schussenried Dr.-Ing. Uwe MeinigDr. Christof Lamparski (ehemals)
Tenneco GmbH, Edenkoben Dipl.-Ing. Hubert Neumaier
TRW Automotive, Barsinghausen Dipl.-Ing. Axel LinkeDr.-Ing. Olaf Josef
TTM Technik Thermische Maschinen, CH-Niederrohrdorf Dr. h.c. Dipl.-Ing. Andreas C. R. Mayer
WM Engineering Consulting, Bergisch Gladbach Dipl.-Ing. Wolfgang Maus
Hochschulverzeichnis
Fachhochschule Aargau, CH-Windisch Prof. Dr. Heinz Burtscher
Technische Hochschule Mittelhessen (THM), Friedberg Prof. Dr.-Ing. Claus BreuerProf. Dr.-Ing. Stefan Zima (†)
Fachhochschule Südwestfalen, Iserlohn Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Wihelm HannibalProf. Dr.-Ing. Fred Schäfer
BTU Cottbus-Senftenberg, Lehrstuhl Fahrzeugtechnik und -antriebe
Dr.-Ing. Dirk GoßlauProf. Dr.-Ing. Peter Steinberg
Technische Universität Braunschweig Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seiffert
Technische Universität Darmstadt Univ. Prof. Dr. techn. Christian Beidl
Technische Universität Dresden Prof. Dr.-Ing. Hans ZellbeckDr.-Ing. Tilo Roß
Technische Universität Hannover Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Günter P. Merker
Technische Universität Kaiserslautern Prof. Dr.-Ing. Rudolf Flierl
Technische Universität Wien ao. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Ernst Pucher
XXVFirmen- und Hochschulverzeichnis
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Dr.-Ing. Hanns Erhard HeinzeDr.-Ing. Detlef HieberProf. Dr.-Ing. Dr. h.c. Helmut Tschöke
Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Prof. Dr.-Ing. Ulrich Spicher
XXVI Firmen- und Hochschulverzeichnis
SHW Automotive GmbH · Geschäftsbereich Pumpen und Motorkomponenten Enzisholzweg 11 · 88427 Bad Schussenried · Tel.: +49 7583 946-0 · Fax: 946-211 · [email protected] · www.shw.de
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Autorenverzeichnis
Achleitner, Erwin, Dr. Continental Automotive GmbH
Adolf, Manfred, Dr. BorgWarner BERU Systems GmbH, Ludwigsburg
Alex, Matthias, Dipl.-Ing. (FH) Mann + Hummel GmbH, Ludwigsburg
Amm, Peter, Dipl.-Ing. Geräte- und Pumpenbau GmbH, Dr. Eugen Schmidt, Merbelsrod
Aufischer, Rainer, Dipl.-Ing. Dr. techn. Miba Bearing Group – Miba Gleitlager GmbH, A-Laakirchen
Bäcker, Harald, Dr.-Ing. Continental Automotive GmbH
Bals, Reinhold, Dipl.-Ing. IAV GmbH, Gifhorn
Banzhaf, Matthias, Dipl.-Ing. MAHLE Behr GmbH & Co. KG, Stuttgart
Bathelt, Hartmut, Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Akustikzentrum GmbH, Lenting
Bauer, Peter, Dr.-Ing. iwis motorsysteme GmbH & Co. KG, München
Beidl, Christian, Univ. Prof. Dr. techn. Technische Universität Darmstadt, Institut für Verbren-nungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe
Bergmann, Andrée, Dr. Continental Emitec GmbH, Hörselberg-Hainich
Bertelshofer, Peter, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Bilek, Andreas ehemals KTM Sportmotorcycle AG
Bloching, Wolfgang, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Bonse, Rudolf, Dr.-Ing. Muhr und Bender KG, Attendorn
Brandl, Alfred, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Breuer, Claus, Prof. Dr.-Ing. Technische Hochschule Mittelhessen (THM), Friedberg
Brillert, Hans-Rainer, Dipl.-Phys. Federal-Mogul Burscheid GmbH, Burscheid
Brück, Rolf, Dipl.-Ing. (FH) Continental Emitec GmbH, Lohmar
Burtscher, Heinz, Prof. Dr. Fachhochschule Aargau, CH-Windisch
Busch, Oliver, Dr. Deutsche BP AG, Bochum
Christgen, Wolfgang Schaeffler Technologies AG & Co. KG, Herzogenaurach
Clasen, Volker Deutsche BP AG, Hamburg
Diez, Armin, Dipl.-Ing. ElringKlinger AG, Dettingen/Erms
Dilchert, Holger, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Dörmer, Wolfgang Deutsche BP AG, Bochum
Eckert, Peter, Dr.-Ing. MAN Truck & Bus AG, Nürnberg
Flierl, Rudolf, Prof. Dr.-Ing. TU Kaiserslautern
Fusenig, Franz, Dipl.-Ing. Gates GmbH, Aachen
Garnier, Thierry, Dr. Federal-Mogul Wiesbaden GmbH
Gegg, Tim, Dr.-Ing. Andreas Stihl AG & Co. KG, Waiblingen
Göb, Oliver, Dr.-Ing. ehemals ElringKlinger AG, Dettingen/Erms
Götzenberger, Martin, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Göttler, Andreas ElringKlinger AG, Dettingen/Erms
Goßlau, Dirk, Dr.-Ing. Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senf-tenberg, Lehrstuhl Fahrzeugtechnik und -antriebe
Grabmaier, Anton, Dr.-Ing. Continental Automotive GmbH
Graf, Friedrich, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Griesinger, Eberhard, Dipl.-Ing. ElringKlinger AG, Dettingen/Erms
Grigoriadis, Panagiotis, Dr.-Ing. IAV GmbH, Berlin
Gruber, Andreas, Dipl.-Ing. Audi AG, Ingolstadt
Grüneis, Stefan, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Continental Automotive GmbH
Haake, Bernd, Dipl.-Ing. FEV GmbH, Aachen
Haas, Michael Schaeffler Technologies AG & Co. KG, Herzogenaurach
Hannibal, Wilhelm, Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. FH Südwestfalen, Iserlohn
XXIX
Harms, Klaus-Christoph, Dipl.-Ing. Dr. techn. AVL List GmbH, A-Graz
Heinze, Hanns Erhard, Dr.-Ing. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Helsper, Günter, Dipl.-Ing. Dr.-Ing. h.c. F. Porsche AG, Weissach
Hieber, Detlef, Dr.-Ing. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Hirth, Peter, Dipl. Chem.-Ing. Continental Emitec GmbH, Lohmar
Hoffmann, Hermann, Dipl.-Ing. MAHLE International GmbH, Stuttgart
Hopp, Martin, Dr.-Ing. KSPG AG, Neckarsulm
Höreth, Gerwin, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Issler, Wolfgang, Dr.-Ing. MAHLE International GmbH, Stuttgart
Jäger, Bernd, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Jacob, Eberhard, Dr. Emissionskonzepte Motoren UG, Krailling
Jehle, Martin, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Jende, Siegfried, Dipl.-Ing. ehemals Peiner Umformtechnik GmbH, Peine
Josef, Olaf, Dr.-Ing. TRW Automotive, Barsinghausen
Kasper, Markus, Dr. Matter Engineering AG, CH-Wohlen
Kirschner, Rolf, Dipl.-Ing. MAHLE GmbH, Stuttgart
Klöckner, Stefan, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Klump, Uwe Georg, Dipl.-Ing. ElringKlinger AG, Dettingen/Erms
Klumpp, Peter, Dr. Audi AG, Ingolstadt
Knecht, Andreas, Dipl.-Ing. Hilite International/Hydraulik-Ring, Nürtingen
Köhler, Eduard, Hon.-Prof. Dr.-Ing. habil. ehemals KSPG AG, Neckarsulm
Körfer, Wolfgang, Dipl.-Ing. Gates GmbH, Aachen
Korn, Alexander, Dipl.-Ing. (FH) Mann + Hummel GmbH, Ludwigsburg
Kramer, Wolfgang, Dr.-Ing. MAHLE Behr GmbH & Co. KG, Stuttgart
Krüger, Gerd, Dr.-Ing. ehemals Bleistahl, Wetter
Kühnel, Frank, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Kullen, Wilhelm, Dipl.-Ing. ehemals ElringKlinger AG, Dettingen/Erms
Kurtz, Thomas, Dipl.-Ing. Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH & Co. KG, Schwabach
Lades, Klaus, Dipl.-Ing. Federal-Mogul Nürnberg GmbH, Nürnberg
Lamparski, Christof, Dr. ehemals SHW Automotive GmbH, Bad Schussenried
Langlois, Karl B., Dipl.-Ing. Dr.-Ing. h.c. F. Porsche AG, Weissach
Last, Bernd, Dr.-Ing. Continental Automotive GmbH
Lautrich, Guido, Dipl.-Ing. IAV GmbH, Berlin
Lechner, Martin, Dr. techn. ehemals MAHLE International GmbH, Stuttgart
Lettmann, Markus, Dipl.-Ing. MAHLE GmbH, Stuttgart
Liebl, Johannes, Dr.-Ing. E.h. BMW Group, München
Linke, Axel, Dipl.-Ing. TRW Automotive, Barsinghausen
Maassen, Franz, Dr.-Ing. FEV GmbH, Aachen
Maus, Wolfgang, Dipl.-Ing. WM Engineering & Consulting, Bergisch Gladbach
Mayer, Andreas C. R., Dr. h.c. Dipl.-Ing. TTM Technik Thermische Maschinen, CH-Niederrohrdorf
Mazda Motors (Deutschland) GmbH Leverkusen
Meinig, Uwe, Dr.-Ing. SHW Automotive GmbH, Bad Schussenried
Menk, Werner, Dr. sc. techn. ETH Georg Fischer Automotive AG, CH-Schaffhausen
Merker, Günter P., Univ. Prof. Dr.-Ing. habil. ehemals Leiter Institut für Technische Verbrennung, Universität Hannover
Meske, Ralf, Priv.-Doz. Dr.-Ing. Federal-Mogul Nürnberg GmbH, Nürnberg
Möhrstädt, Uwe, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Mohr, Uwe, Dr.-Ing. MAHLE International GmbH, Stuttgart
Neu, Michael, Dipl.-Ing. Gates GmbH, Aachen
Neumaier, Hubert, Dipl.-Ing. Tenneco GmbH, Edenkoben
Neumann, Norbert Deutsche BP AG, Bochum
XXX Autorenverzeichnis
Nitz, Norbert Schaeffler Technologies AG & Co. KG, Herzogenaurach
Ohrnberger, Gerd, Dipl.-Ing. BRP-Powertrain GmbH & Co. KG, A-Gunskirchen
Papadimitriou, Ilias, Dipl.-Ing., MBA Georg Fischer Automotive AG, CH-Schaffhausen
Pawellek, Franz, Dipl.-Ing. Geräte- und Pumpenbau GmbH, Dr. Eugen Schmidt, Merbelsrod
Pelz, Andreas, Dipl.-Ing. Mann + Hummel GmbH, Ludwigsburg
Pfisterer, Ulrich, Dr. Deutsche BP AG, Bochum
Piock, Walter F., Dr. AVL List GmbH, A-Graz
Plach, Andreas, Dr.-Ing. Continental Automotive GmbH
Pucher, Ernst, ao. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Technische Universität Wien, Institut für Fahrzeug-antriebe und Automobiltechnik, A-Wien
Rau, Guido Georg Fischer Automotive AG, CH-Schaffhausen
Riecke, Rainer, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Riepl, Thomas, Dr. rer. nat.-Phys. Continental Automotive GmbH
Riess, Michael, Dipl.-Ing. IAV GmbH, Berlin
Robota, Arnim, Dr.-Ing. Federal-Mogul Burscheid GmbH
Roß, Tilo, Dr.-Ing. Technische Universität Dresden
Schäfer, Fred, Prof. Dr.-Ing. FH Südwestfalen, Iserlohn
Schaub, Joschka, Dr.-Ing. FEV GmbH, Aachen
Schmitz, Heinz-Georg, Dipl.-Ing. ehemals BERU AG, Ludwigsburg
Schneider, Falk, Dipl.-Ing. GwL. MAHLE GmbH, Stuttgart
Schopp, Johann, Dipl.-Ing. BMW Group, München
Schröder, Ralph, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Schröter, Knut, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Schütte, Katharina, Dipl.-Ing. IAV GmbH, Gifhorn
Sedlmeier, Alexander, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Seiffert, Ulrich, Prof. Dr.-Ing. Technische Universität Braunschweig
Sens, Marc, Dipl.-Ing. IAV GmbH, Berlin
Sierakowski, Mirko IGS Zwickau
Smirra, Karl, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Spicher, Ulrich, Prof. Dr.-Ing. Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Steinberg, Peter, Prof. Dr.-Ing. Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senf-tenberg, Lehrstuhl Fahrzeugtechnik und -antriebe
Stephan, Wolfgang, Dipl.-Ing. hofer mechatronik, Oberboihingen
Strauss, Andreas Schaeffler Technologies AG & Co. KG, Herzogenaurach
Teichmann, Rüdiger, Dr. AVL List GmbH, A-Graz
Trautmann, Pius, Dr.-Ing. Mann + Hummel GmbH, Ludwigsburg
Tschöke, Helmut, Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Tuschik, Axel, Dipl.-Wirt.-Ing. Continental Automotive GmbH
Ulm, Michael, Dr.-Ing. Continental Automotive GmbH
van Basshuysen, Richard, Dr.-Ing. E. h. Herausgeber und Autor, Bad Wimpfen
Vogt, Thomas, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
von Essen, Carsten, Dipl.-Ing. IAV GmbH, Berlin
Voß, Burghard, Prof. Dr.-Ing. IAV GmbH, Berlin
Wagner, Michael, Dr.-Ing. ehemals BRP-Powertrain GmbH & Co. KG, A-Gunskirchen
Walter, Ralf, Dipl.-Ing. Gates GmbH, Aachen
Wascheck, Ralf, Dipl.-Ing. IAV GmbH, Gifhorn
Weber, Andreas, Dipl.-Ing. Mann + Hummel GmbH, Ludwigsburg
Weidinger, Christoph R., Dr. AVL List GmbH, A-Graz
Klaus Wenzlawski, Dr.-Ing. Continental Automotive GmbH
Werner, Hans-Peter, Dr. rer. nat. ehemals ElringKlinger AG, Dettingen/Erms
Wieczorek, Matthias, Prof. Dr. rer. Nat.-Phys. Continental Automotive GmbH
XXXIAutorenverzeichnis
Winklhofer, Ernst, Dr. AVL List GmbH, A-Graz
Wirrer, Gerhard, Dipl.-Ing. Continental Automotive GmbH
Wodtke, Hans-Walter, Dr.-Ing. Schaeffler Engineering GmbH, Werdohl
Zapp, Thomas, Dr.-Ing. Continental Automotive GmbH
Zellbeck, Hans, Prof. Dr.-Ing. Technische Universität Dresden
Zima, Stefan, Prof. Dr.-Ing. (†) FH Gießen-Friedberg, FB Maschinenbau, Friedberg
XXXII Autorenverzeichnis
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Inhaltsverzeichnis
1 Geschichtlicher Rückblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1Prof. Dr.-Ing. Claus Breuer, Prof. Dr.-Ing. Stefan Zima
2 Definition und Einteilung der Hubkolbenmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Dr.-Ing. Hanns-Erhard Heinze, Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Helmut Tschöke
3 Kenngrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Prof. Dr.-Ing. Ulrich Spicher
4 Kennfelder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Dipl.-Ing. Bernd Haake, Dr.-Ing. Joschka Schaub
5 Thermodynamische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Prof. Dr.-Ing. Fred Schäfer
6 Triebwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61Prof. Dr.-Ing. Stefan Zima, Prof. Dr.-Ing. Claus Breuer, Prof. Dr.-Ing. Fred Schäfer
7 Motorkomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101Dr.-Ing. Uwe Mohr, Dr.-Ing. Wolfgang Issler, Dr. Thierry Garnier, Prof. Dr.-Ing. Claus Breuer, Dipl.-Phys. Hans-Rainer Brillert, Dipl.-Ing. Günter Helsper, Dipl.-Ing. Karl B. Langlois, Dr.-Ing. Michael Wagner, Dipl.-Ing. Gerd Ohrnberger, Dr.-Ing. Arnim Robota, Dr.-Ing. Uwe Meinig, Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Wilhelm Hannibal, Dipl.-Ing. Johann Schopp, Dr. sc. techn. ETH Werner Menk, Dipl.-Ing. Ilias Papadimitriou, Guido Rau, Wolfgang Christgen, Michael Haas, Norbert Nitz, Dr.-Ing. Olaf Josef, Dipl.-Ing. Axel Linke, Dr.-Ing. Rudolf Bonse, Dr.-Ing. Gerd Krüger, Dr. Christof Lamparski, Dipl.-Ing. Hermann Hoffmann, Dr.techn. Martin Lechner, Dipl.-Ing. GwL. Falk Schneider, Dipl.-Ing. Markus Lettmann, Dipl.-Ing. Rolf Kirschner, Andreas Strauss, Dr.-Ing. Peter Bauer, Dipl.-Ing. Ralf Walter, Dipl.-Ing. Wolfgang Körfer, Dipl.-Ing. Michael Neu, Dipl.-Ing. Franz Fusenig, Dipl.-Ing. Dr.techn. Rainer Aufischer, Dipl.-Ing. Andreas Weber, Dipl.-Ing. (FH) Alexander Korn, Dipl.-Ing. Andreas Pelz, Dipl.-Ing. Matthias Alex, Dipl.-Ing. Armin Diez, Andreas Göttler, Dipl.-Ing. Wilhelm Kullen, Dr.-Ing. Oliver Göb, Dipl.-Ing. Eberhard Griesinger, Dipl.-Ing. Uwe Georg Klump, Dr. rer.nat. Hans-Peter Werner, Dipl.-Ing Siegfried Jende, Dipl.-Ing. Thomas Kurtz, Dipl.-Ing. Hubert Neumaier, Dipl.-Ing. Peter Amm, Dipl.-Ing. Franz Pawellek, Mirko Sierakowski
8 Motoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405Prof. Dr.-Ing. Fred Schäfer, Andreas Bilek, Dr.-Ing. Tim Gegg
9 Tribologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501Dr.-Ing. Franz Maassen, Prof. Dr.-Ing. Stefan Zima
XXXVII
10 Ladungswechsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531Prof. Dr.-Ing. Ulrich Spicher, Dr.-Ing. Uwe Meinig, Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Wilhelm Hannibal, Dipl.-Ing. Andreas Knecht, Dipl.-Ing. Wolfgang Stephan, Prof. Dr.-Ing. Rudolf Flierl
11 Aufladung von Verbrennungsmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607Prof. Dr.-Ing. Hans Zellbeck, Dr.-Ing. Tilo Roß, Dipl.-Ing. Marc Sens, Dipl.-Ing. Guido Lautrich, Dr. Panagiotis Grigoriadis
12 Gemischbildungsverfahren und -systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641Prof. Dr.-Ing. Fred Schäfer, Dr. Erwin Achleitner, Dr.-Ing. Harald Bäcker, Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Helmut Tschöke, Dipl.-Ing. Wolfgang Bloching, Dr.-Ing. Klaus Wenzlawski, Dr.-Ing. Thomas Zapp, Dipl.-Ing. Holger Dilchert, Dipl.-Ing. Bernd Jäger, Dipl.-Ing. Frank Kühnel, Dipl.-Ing. Ralph Schröder, Dipl.-Ing. Knut Schröter
13 Zündung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 697Dr. rer. Nat. Dipl.-Phys. Manfred Adolf, Dipl.-Ing. Heinz-Georg Schmitz
14 Verbrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 721Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Günter P. Merker, Dr.-Ing. Peter Eckert
15 Verbrennungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 743Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Helmut Tschöke, Prof. Dr.-Ing. Detlef Hieber, Dipl.-Ing. Marc Sens, Dipl.-Ing. Reinhold Bals, Dipl.-Ing. Ralf Waschek, Dipl.-Ing. Michael Riess, Dr.-Ing. Uwe Meinig
16 Elektronik und Mechanik für Motor- und Getriebesteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 801Dr. rer. Nat.-Phys. Thomas Riepl, Dipl.-Ing. Karl Smirra, Dr.-Ing. Andreas Plach, Prof. Dr. rer. Nat.-Phys. Matthias Wieczorek, Dipl.-Ing. Gerwin Höreth, Dipl.-Ing. Rainer Riecke, Dipl.-Ing. Alexander Sedlmeier, Dipl.-Ing. Martin Götzenberger, Dipl.-Ing. Gerhard Wirrer, Dipl.-Ing. Thomas Vogt, Dipl.-Ing. Alfred Brandl, Dipl.-Ing. Martin Jehle, Dipl.-Ing. Peter Bertelshofer
17 System Antriebsstrang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 863Dr.-Ing. Michael Ulm, Dipl.-Ing. Friedrich Graf, Dipl-Ing. Uwe Möhrstädt
18 Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 881Dr.-Ing. Anton Grabmeier, Dr.-Ing. Bernd Last
19 Aktuatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 895Dipl.-Ing. Stefan Klöckner, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Stefan Grüneis, Dipl.-Wirt.-Ing. Axel Tuschik
20 Kühlung von Verbrennungsmotoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 911Dipl.-Ing. Matthias Banzhaf, Dr.-Ing. Wolfgang Kramer
XXXVIII Inhaltsverzeichnis
21 Abgasemissionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 923ao. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Ernst Pucher, Prof. Dr.-Ing. Fred Schäfer, Dr. rer.nat. Andrée Bergmann, Dr.-Ing. E.h. Richard van Basshuysen, Dr. h. c. Dipl.-Ing. Andreas C. R. Mayer, Dr. Markus Kasper, Prof. Dr. Heinz Burtscher
22 Betriebsstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1011Wolfgang Dörmer, Norbert Neumann, Volker Clasen, Dr. Ulrich Pfisterer, Dr. Oliver Busch
23 Filtration von Betriebsstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1083Dr.-Ing. Pius Trautmann
24 Berechnung und Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1107Dr. Peter Klumpp, Priv.-Doz. Dr. Ralf Meske, Dipl.-Ing. Klaus Lades
25 Verbrennungsdiagnostik – Indizieren und Visualisieren in der Verbrennungs entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1127Dr. Ernst Winklhofer, Dr. Walter F. Piock, Dr. Rüdiger Teichmann
26 Kraftstoffverbrauch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1149Prof. Dr.-Ing. Peter Steinberg, Dr.-Ing. Dirk Goßlau
27 Geräuschemissionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1185Dr.-Ing. Hans-Walter Wodtke, Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Hartmut Bathelt, Dipl.-Ing. Andreas Gruber
28 Motorenmesstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1207Univ. Prof. Dr.-techn. Christian Beidl, Dipl.-Ing. Dr. techn. Klaus-Christoph Harms, Dr. Christoph R. Weidinger
29 Hybridantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1231Prof. Dr.-Ing. Fred Schäfer, Dipl.-Ing. Carsten von Essen, Prof. Dr.-Ing. Eduard Köhler, Dr.-Ing. Martin Hopp
30 Alternative Fahrzeugantriebe und APUs (Auxiliary Power Units) . . . . . . . . . . . . .1315Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seiffert, Prof. Dr. Burghard Voß, Dipl.-Ing. Katharina Schütte, Dipl.-Ing. Ralf Wascheck
31 Energiemanagement in Motor und Fahrzeug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1339Prof. Dr.-Ing. Fred Schäfer, Dr.-Ing. E.h. Johannes Liebl
32 Energien für Antriebe nach 2020 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1349Dipl.-Ing. Rolf Brück, Dipl. Chem.-Ing. Peter Hirth, Dr. Eberhard Jacob, Dipl.-Ing. Wolfgang Maus
33 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1359Dr.-Ing. E.h. Richard van Basshuysen
Serviceteil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1361Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1362
XXXIXInhaltsverzeichnis