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AVM Flashcards

Kombinierte Fragen

1
Q

Wonach werden thermodynamische Energiewandlungsmaschinen Unterschieden?

A

Kolbenmaschinen (Nutzung von Druck/Fläche)

Strömungsmaschinen (Nutzung kin. Energie des Gases)

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Q

Nenne die Einteilung bei Kolbenmaschinen nach den Arbeitsverfahren.

A
  • Klassische Verfahren
  • Hybride Verfahren
  • Sonderverfahren (Stirling-Motor, Dampf-Motor)
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3
Q

Nenne Unterscheidungsmerkmale bei Energiewandlungsmaschinen?

A
  • Art des Prozesses
  • Art des Ladungswechsels
  • Art der Verbrennung
  • Art der Zündung
  • Art der Kraftstoffeinspritzung
  • Art der Regelung
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4
Q

Vor- und Nachteile von innerer Verbrennung

A

+ Instationär verhalten

- hohe Anforderungen an Kraftstoff

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5
Q

Vor- und Nachteile von äußerer Verbrennung

A

+ Vielstofffähigkeit

  • Wärmetauscher erforderlich
  • Trägheit (Regelung)
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6
Q

Vor- und Nachteile von kontinuierlicher Verbrennung

A

+ schadstoffarm

- hohe thermische Belastung

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7
Q

Vor- und Nachteile von intermittierender Verbrennung

A

+ geringe thermische Belastung

  • wenig Zeit für Verbrennung
  • Emissionen schwierig
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8
Q

Nenne Beispiele für klassische Arbeitsverfahren mit jeweils ein paar Charakteristiken.

A
  • Dieselverfahren (Selbstzündung, qualitätsgeregelt)
  • Ottoverfahren (quantitätsgeregelt, Fremdzündung)
  • DI-Ottoverfahren (qualitäts-/quantitätsgeregelt,
    intermittierende Verbrennung, Fremdzündung)
    -Atkinson & Millerverfahren (var. Ventiltrieb.)
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9
Q

Nenne Beispiele für Sonderarbeitsverfahren.

A
  • Stirling-Verfahren
  • Clausius-Rankine Verfahren
  • ikV-Verfahren (innere kontinuierliche Verbrennung)
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10
Q

Nenne Beispiele für hybride Arbeitsverfahren mit jeweils ein paar Charakteristiken.

A

Merkmale von Otto und Diesel kombiniert

  • Zündstrahlverfahren
  • homogene selbstzündung
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11
Q

Wie hoch ist der Druck und die Temperatur am Ende des Verdichtungstaktes beim Dieselmotor?

A

30-50 Bar
550-700 °C
Expansion bei gleichem Maximaldruck (Isochor)

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12
Q

Wie hoch ist der Druck und die Temperatur am Ende des Verdichtungstaktes beim Ottomotor?

A

10-16 Bar
350-450 °C
Drucksteigerung bei Expansion möglich (Gleichraumprozess)

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13
Q

Wodurch zeichnet sich der Stirling Motor aus?

A
  • äußere Verbrennung
  • Wärmeeinbringung durch Wärmetauscher
  • freie Wahl des Arbeitsmediums
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14
Q

Wie funktioniert der Stirling Motor?

A
  1. Arbeitsmedium ist entspannt im kalten Raum
  2. Arbeitskolben verdichtet Medium
  3. Verdrängerkolben fährt Richtung UT
    Arbeitskolben bleibt in OT, Medium nimmt Wärme auf
  4. Arbeitsmedium wird in heißem Raum verdichtet
  5. Beide Kolben bewegen sich leicht zeitversetzt nach UT - Arbeitsmedium entspannt sich und verrichtet Arbeit
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15
Q

Wie kann ein Stirlingmotor geregelt werden?

A

Temperaturregelung über Erhitzer (sehr langsam)

Hubregelung (schnell, Totpunktverstellung erf.)

Kurzschlussregelung (verlustbehaftet)

Druckregelung (Druckaufbau schnell, Druckabbau langsam)

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16
Q

Nenne die Vorteile des Stirling Motors.

A
  • äußere kont. Verbrennung
  • freie Brennstoffwahl
  • Geräuschvorteile (keine Explosion)
  • Verbrauch wie Benzin-Motor
  • geringe Abgasemission auch ohne Kat.
  • kein Schmieröl
  • konst. Drehmoment (n=groß –> Strömungsverluste, n=klein –> Leckageverluste)
17
Q

Nenne die Nachteile des Stirling Motors.

A
  • aufwendige + schwere Konstruktion
  • komplexe Regelung
  • größere Kühlerfläche erforderlich
  • Start- und Abschaltzeit
  • Kosten
  • Erhitzer hoch beansprucht
  • Risiko einer Serienproduktion
18
Q

Wie hoch ist der Arbeitsdruck und die Arbeitstemperatur beim Stirling-Motor?

A

300 Bar

600-820 °C

19
Q

Wie hoch ist der Einspritzdruck beim Dampfmotor (Clausius-Rankine)?

A

Bis zu 500 Bar

20
Q

Nach welchem Prinzip arbeitet der Clausius-Rankine-Motor und welche Motorenarten eignen sich?

A

2-Takt-Prinzip

Hubkolben, Rotationskolben, Turbine, äußere kontinuierliche Verbrennung

21
Q

Vorteile des Dampfmotors/ Clausius-Rankine-Motors

A 
\+ freie Brennstoffwahl
\+ Geräuschvorteile 
\+ niedrige Abgasemissionen 
\+ Verbrauch etwa wie Diesel 
\+ kein Schmierölverbrauch
\+ konstantes Drehmoment 
\+ gute Regelbarkeit
22
Q

Nachteile des Dampfmotors/ Clausius-Rankine-Motors

A
  • Schmierung (Öl nicht geeignet)
  • Winterbetrieb (Frost)
  • Startzeit
  • Dampfeinspritzung schwierig (für guten Wirkungsgrad)
  • große Kühlerfläche (geschlossenes System!)
  • Erhitzer hoch beansprucht
23
Q

Nenne Entwicklungsziele des Dampfmotors.

A
  • Beschleunigung des Anlassverhaltens
  • Weiterentwicklung der Schmierung
  • Wintereinsatz muss möglich sein
  • Zuverlässigkeit und Robustheit
  • Keramik wegen höheren Temperaturen
24
Q

Nenne Entwicklungsziele des Stirling-Motors.

A
  • Möglichkeit schneller Laständerungen (durch var. Hub)
  • Beschleunigung des Anlass- und Abschaltvorgangs
  • Zuverlässigkeit und Robustheit
  • Keramik wegen höheren Temperaturen
25
Q

Nenne die Vorteile einer Verbrennungsturbine.

A
  • hohe Leistungsdichte (Volumen und Gewicht)
  • kein Kühlsystem erforderlich
  • vibrationsfreier Lauf (keine oszillierende Massen)
  • einfache Zündanlage
  • Vielstoffeignung
26
Q

Nenne die Nachteile einer Verbrennungsturbine.

A
  • Hohe Entwicklungs- und Herstellkosten
  • hoher Kraftstoffverbrauch (vor allem bei Teillast)
  • schlechtes Instationärverhalten
27
Q

Nenne das Brennverfahren einer Verbrennungsturbine.

A
  • kontinuierliche Verbrennung
28
Q

Wie wird die Kolbenbewegung beim ikV-Motor realisiert?

A

Durch Kurvenscheibe

29
Q

Wie viele Zylinder sind beim ikV-Motor notwenig, um ähnliche Eigenschaften wie ein 6-Zylinder 4-Takt Motor zu realisieren?

A
  • 12
  • 6 Zylinder zum Ansaugen und zum Verdichten
  • 6 Zylinder zum Expandieren und zum Ausstoßen
30
Q

Nenne die Vorteile des ikV-Motors.

A
  • hohe Verdichtungsverhältnisse realisierbar (fehlender
    Druckanstieg) = hoher Wirkungsgrad
  • kontinuierliche Verbrennung
  • Vielstoffeignung
  • niedrige Abgasemissionen auch ohne Kat.
  • Schwingungs- und Virbationsarm
31
Q

Nenne die Nachteile des ikV-Motors.

A
  • hohe thermische Belastung der Brennkammer und der
    Ladungswechselkanäle
  • Steuerung des Heißgases
  • Hohe Wärmeverluste (große wärmeabgebende Fläche)
  • Hohe Reibungsverluste (doppelte Zylinderanzahl)
  • Risiko der Serienproduktion
  • Hohe Überströmverluste
32
Q

Wonach kann das Potenzial bzw. der Wirkungsgrad abgeschätzt werden?

A
  • größe der Reibungsflächen
  • wärmeabgebende Fläche
  • Überströmverluste
    Siehe Wirbelkammermotor zu Direkteinspritzer)
33
Q

Nenne die Nachteile des Stelzer-Motors.

A
  • schlechte Abgaswerte (2-Takt Prinzip)
  • Hohe Überströmverluste
  • Keine mech. Drehbewegung abgreifbar
  • -> weitere Verluste durch Umwandlung
34
Q

Nenne Optimierungen konventioneller Hubkolbenverbrennungsmotoren.

A
  • Ottomotor mit Direkteinspritzung
  • variable Ventilsteuerung
  • Downsizing durch Aufladung
35
Q

Welche Motoren eignen sich für den Einsatz von Silizium-Benzin und warum.

A

Clausius-Rankine Dampfmotor

Stirling - Motor

36
Q

Nennen Sie die Energieströme des Verbrennungsmotors.

A

zugeführt:
- Hbr, HL, HKWE

abgeführt:
- Pe, HKWA, HA, Qrest

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