Luftaufwand

Der Luftaufwand ist ein Maß für die einem Verbrennungsmotor zugeführte gasförmige Frischladung. Der Luftaufwand ist neben dem Liefergrad eine wichtige Größe zur Beschreibung der Ladungswechselgüte, wobei der Luftaufwand eher eine Aussage über die Qualität des Ansaugsystems und -prozesses zulässt.

Berechnung

Der Luftaufwand ist das Verhältnis der tatsächlich dem Motor (oder dem Zylinder) während eines Arbeitsspiels zugeführten Masse an Frischgemisch. Diese reale Gemischmasse $m_\mathrm{G, ges}\,$ wird bezogen auf die theoretische Frischladungsmasse, ermittelt aus dem geometrischem Hubvolumen $V_\mathrm{H}\,$ und der theoretischen Ladungsdichte bei Umgebungszustand $\rho_\mathrm{th}\,$. Dies gilt für frei ansaugende Motoren. Bei aufgeladenen Motoren wird hier der Zustand der Frischladung hinter dem Verdichter oder hinter dem Ladeluftkühler berücksichtigt.

Auf die zugeführte Frischladung $m_\mathrm{G, ges}\$ (für den gesamten Motor) oder $m_\mathrm{G}\$ (für einen Zylinder) üben eine Reihe Faktoren Einfluss aus, wie zum Beispiel die Ventilsteuerzeiten oder der Öffnungsquerschnitt der Ventile. Tatsächlich entspricht die dem Motor zugeführte Frischladung nur in Ausnahmefällen der theoretischen $m_\mathrm{th}\,$. Der Luftaufwand ist keine für einen Motor konstante Zahl, sondern ist in starkem Maße von der Drehzahl und den vorliegenden geometrischen Verhältnissen von Ansaugtrakt und Brennraum abhängig.

$\lambda_a = \frac{m_\mathrm{G, ges}} {m_\mathrm{th}} = \frac{m_\mathrm{G, ges}} {V_\mathrm{H} \cdot \rho_\mathrm{th}}$   bzw. für einen Zylinder   $\frac{m_\mathrm{G}} {V_\mathrm{h} \cdot \rho_\mathrm{th}}$

Die gesamte dem Motor zugeführte Frischladung besteht beim Ottomotor mit äußerer Gemischbildung (außerhalb des Zylinders) aus:

$m_\mathrm{G, ges} = m_\text{Kraftstoff} + m_\text{Luft} \,$

und beim Dieselmotor und Ottomotor mit Direkteinspritzung:

$m_\mathrm{G, ges} = m_\text{Luft}\,$

Literatur

• Richard van Basshuysen, Fred Schäfer: Handbuch Verbrennungsmotor Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. 3. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlag/GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2005, ISBN 3-528-23933-6
• Pischinger, Franz: Verbrennungsmotoren, Band I und Band II; Vorlesungsumdruck; Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik, RWTH Aachen, erschienen im Selbstverlag, 1987