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Fragenkatalog Flashcards

1
Q

Wonach werden thermodynamische Energiewandlungsmaschinen Unterschieden?

A

Kolbenmaschinen (Nutzung von Druck/Fläche)

Strömungsmaschinen(Nutzung min. Energie des Gases)

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2
Q

Nenne die Nachteile des Wankelmotors.

A
  • viele Undichtigkeiten (schlechte Dichtelemente)
  • große wärmeabgebende Fläche
  • hohe Reibungsverluste
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3
Q

Nenne die Einteilung bei Kolbenmaschinen nach den Arbeitsverfahren.

A
  • Klassische Verfahren
  • Hybride Verfahren
  • Sonderverfahren (Stirling-Motor, Dampf-Motor)
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4
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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5
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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6
Q

Nenne Beispiele für Sonderarbeitsverfahren.

A
  • Stirling-Verfahren
  • Clausius-Rankine Verfahren
  • ikV-Verfahren (innere kontinuierliche Verbrennung)
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7
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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8
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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9
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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10
Q

Wodurch zeichnet sich der Stirling Motor aus?

A
  • äußere Verbrennung
  • Wärmeeinbringung durch Wärmetauscher
  • freie Wahl des Arbeitsmediums
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11
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 nach UT
    • Arbeitsmedium entspannt sich und verrichtet Arbeit
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12
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)
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13
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
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14
Q

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

A

300 Bar

600-820 °C

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15
Q

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

A

Bis zu 500 Bar

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16
Q

Nach welchem Prinzip arbeitet der Dampf-Motor?

A
  • 2-Takt - Prinzip
  • äußere kontinuierliche Verbrennung
  • ## Mehr Dampf = mehr Leistung
17
Q

Nenne die Vorteile des Dampfmotors.

A
    • äußere kont. Verbrennung
  • freie Brennstoffwahl
  • Geräuschvorteile (keine Explosion)
  • geringe Abgasemission auch ohne Kat.
  • Verbrauch wie Dieselmotor
  • kein Schmieröl
  • konst. Drehmoment (kleine Drehzahl, hohes Moment)
  • Gute Regelbarkeit
18
Q

Nenne die Nachteile des Dampfmotors.

A
  • Schmierung
  • Frost (Winter)
  • Startzeit
  • Dampfeinspritzung für guten Wirkungsgrad nötig
  • große Kühlerfläche erforderlich
  • Erhitzer ist hoch beansprucht
  • Hohe Kosten
  • Risiko einer Serienproduktion
19
Q

Nenne Entwicklungsziele des Dampfmotors.

A
  • Beschleunigung des Anlassverhaltens
  • Weiterentwicklung der Schmierung
  • Wintereinsatz muss möglich sein
  • Zuverlässigkeit und Robustheit
  • Keramik wegen höheren Temperaturen
20
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
21
Q

Nenne die Vorteile einer Verbrennungsturbine.

A
  • hohe Leistungsdichte (Volumen und Gewicht)
  • kein Kühlsystem erforderlich
  • vibrationsfreier Lauf (keine oszillierende Massen)
  • einfache Zündanlage
  • Vielstoffeignung
22
Q

Nenne die Nachteile einer Verbrennungsturbine.

A
  • Hohe Entwicklungs- und Herstellkosten
  • hoher Kraftstoffverbrauch (vor allem bei Teillast)
  • schlechtes Instationärverhalten
23
Q

Nenne das Brennverfahren einer Verbrennungsturbine.

A
  • kontinuierliche Verbrennung
24
Q

Wie wird die Kolbenbewegung beim ikV-Motor realisiert?

A

Durch Kurvenscheibe

25
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
26
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
27
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
28
Q

Wonach kann das Potenzial bzw. der Wirkungsgrad abgeschätzt werden?

A
  • größe der Reibungsflächen
  • wärmeabgebende Fläche
  • Überströmverluste
    Siehe Wirbelkammermotor zu Direkteinspritzer)
29
Q

Nenne die Nachteile des Stelzer-Motors.

A
  • schlechte Abgaswerte (2-Takt Prinzip)
  • Hohe Überströmverluste
  • Keine mech. Drehbewegung abgreifbar
    • -> weitere Verluste durch Umwandlung
30
Q

Nenne Optimierungen konventioneller Hubkolbenverbrennungsmotoren.

A
  • Ottomotor mit Direkteinspritzung
  • variable Ventilsteuerung
  • Downsizing durch Aufladung
31
Q

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

A

Clausius-Rankine Dampfmotor

Stirling - Motor

32
Q

Nennen Sie die Energieströme des Verbrennungsmotors.

A

zugeführt:
- Hbr, HL, HKWE

abgeführt:
- Pe, HKWA, HA, Qrest

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