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Prof. Dr.-Ing. habil. Cornel Stan Westsächsische Hochschule Zwickau Kreisprozesse im Wärmekraftmaschinen.

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Präsentation zum Thema: "Prof. Dr.-Ing. habil. Cornel Stan Westsächsische Hochschule Zwickau Kreisprozesse im Wärmekraftmaschinen."—  Präsentation transkript:

1 Prof. Dr.-Ing. habil. Cornel Stan Westsächsische Hochschule Zwickau Kreisprozesse im Wärmekraftmaschinen

2 THERMISCHE ANTRIEBETHERMISCHE ANTRIEBETHERMISCHE ANTRIEBETHERMISCHE ANTRIEBE Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme STIRLINGMOTOREN STRÖMUNGSMASCHINEN KONVERGENZ DER PROZESSE IN OTTO- UND DIESELMOTOREN DOWN SIZING ALS PLATTFORM FORTGESCHRITTENER KONZEPTE ZU LADUNGSWECHSEL, GEMISCHBILDUNG UND VERBRENNUNG DOWN SIZING ALS PLATTFORM FORTGESCHRITTENER KONZEPTE ZU LADUNGSWECHSEL, GEMISCHBILDUNG UND VERBRENNUNG VOLLVARIABLE VENTILSTEUERUNG KONTROLLE DES VERBRENNUNGSPROZESSES; SELBSTZÜNDVERFAHREN KONTROLLE DES VERBRENNUNGSPROZESSES; SELBSTZÜNDVERFAHREN INNERE GEMISCHBILDUNG DURCH DIREKTEINSPRITZUNG IN OTTO- UND DIESELMOTOREN INNERE GEMISCHBILDUNG DURCH DIREKTEINSPRITZUNG IN OTTO- UND DIESELMOTOREN VERBESSERTE PROZESSFÜHRUNG KOLBENMOTOREN THERMODYNAMISCHE PROZESSE – UMSETZBARKEIT UND GRENZEN VERBRENNUNGSMOTOREN – POTENTIALE UND TRENDS APS-2002 /2

3 Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme THERMISCHE ANTRIEBETHERMISCHE ANTRIEBETHERMISCHE ANTRIEBETHERMISCHE ANTRIEBE STIRLINGMOTOREN STRÖMUNGSMASCHINEN KONVERGENZ DER PROZESSE IN OTTO- UND DIESELMOTOREN DOWN SIZING ALS PLATTFORM FORTGESCHRITTENER KONZEPTE ZU LADUNGSWECHSEL, GEMISCHBILDUNG UND VERBRENNUNG DOWN SIZING ALS PLATTFORM FORTGESCHRITTENER KONZEPTE ZU LADUNGSWECHSEL, GEMISCHBILDUNG UND VERBRENNUNG VOLLVARIABLE VENTILSTEUERUNG KONTROLLE DES VERBRENNUNGSPROZESSES; SELBSTZÜNDVERFAHREN KONTROLLE DES VERBRENNUNGSPROZESSES; SELBSTZÜNDVERFAHREN INNERE GEMISCHBILDUNG DURCH DIREKTEINSPRITZUNG IN OTTO- UND DIESELMOTOREN INNERE GEMISCHBILDUNG DURCH DIREKTEINSPRITZUNG IN OTTO- UND DIESELMOTOREN VERBESSERTE PROZESSFÜHRUNG KOLBENMOTOREN THERMODYNAMISCHE PROZESSE – UMSETZBARKEIT UND GRENZEN VERBRENNUNGSMOTOREN – POTENTIALE UND TRENDS APS-2002 /3

4 ANTRIEBSSYSTEME, ENERGIESPEICHERFORMEN UND ENERGIEUMWANDLUNGSKONZEPTE FÜR FAHRZEUGANTRIEBE Wankel Sonne Wasser Wind Energie- quellen Luft Energie-Umwandlung an Bord Energie-Umwandlungs- station Energiespeicher + Elektrisch - Hybrid Verbrennungsmotor Otto, Kolben, DE, 4 Takt Otto, Kolben, DE, 2 Takt Diesel, Kolben,DE, 4 Takt Diesel, Kolben, DE, 2 Takt Stirling Strömungsmaschine, radial Strömungsmaschine, axial Energie-Umwandlung an Bord Wasserstoff Heißes Fluid Pb NiCd ZiBr Elektromotor Gleichstrom Drehstrom Asynchron Synchron Zeit Alkohole Gas, Benzin, Diesel Pflanzenöle Energie- Speicherung (thermisch) Optimierte thermodynamische Kreisprozesse Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme APS-2002 /4

5 IDEALE KREISPROZESSE IN WÄRMEKRAFTMASCHINEN Carnot-Kreisprozess Stirling-Kreisprozess Otto-Kreisprozess Diesel-Kreisprozess Joule-Kreisprozess Ackeret-Keller-Kreisprozess Seiliger Kreisprozess Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme APS-2002 /5

6 Carnot-Kreisprozess s [J/KgK] BA A B C D C D p [N/m²] v [m³/Kg] T [K] AB:ISOTHERMEWärmezufuhr / Entlastung q zu / w Entl BC:ISENTROPE - / Entlastung - / w Entl CD:ISOTHERMEWärmeabfuhr / Verdichtungq ab / w verd DA:ISENTROPE - / Verdichtung - / w verd q zu q ab q zu q ab T max p min T min p max Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme APS-2002 /6

7 Stirling-Kreisprozess s [J/KgK] CB DA T [K] B C D A q zu q ab p [N/m²] v [m³/Kg] q zu q ab q zu q ab q zu q ab T max T min AB:ISOCHOREWärmezufuhr / - q zu / - BC:ISOTHERME Wärmezufuhr / Entlastung q zu / w Entl CD:ISOCHOREWärmeabfuhr / -q ab / - DA:ISOTHERME Wärmeabfuhr / Verdichtungq ab / w verd Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme APS-2002 /7

8 Stirling-Motor Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme APS-2002 /8

9 Otto-Kreisprozess s [J/KgK] C B B C D A B C D A p [N/m²] v [m³/Kg] T [K] D A C B D A q zu q ab q zu q ab p [N/m²] v [m³/Kg] T [K] q zu q ab q zu q ab DI IDI AB:ISOCHOREWärmezufuhr / - q zu / - BC:ISENTROPE - / Entlastung - / w Entl CD:ISOCHOREWärmeabfuhr / -q ab / - DA:ISENTROPE - / Verdichtung - / w verd Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme APS-2002 /9

10 Diesel-Kreisprozess s [J/KgK] C B B C D A D A q ab p [N/m²] v [m³/Kg] T [K] q zu q ab q zu AB:ISOBAREWärmezufuhr / Entlastung q zu / w Entl BC:ISENTROPE - / Entlastung - / w Entl CD:ISOCHOREWärmeabfuhr / -q ab / - DA:ISENTROPE - / Verdichtung - / w verd Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme APS-2002 /10

11 Seiliger Kreisprozess s [J/KgK] C B BC D E D E q ab p [N/m²] v [m³/Kg] T [K] q zu1 q ab q zu2 A q zu1 A q zu2 AB:ISOCHOREWärmezufuhr / - q zu1 / - BC:ISOBARE Wärmezufuhr / Entlastung q zu2 / w Entl CD:ISENTROPE - / Entlastung - / w Entl DE:ISOCHORE Wärmeabfuhr / - q ab / - EA:ISENTROPE - / Verdichtung - / w verd Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme APS-2002 /11

12 Viertakt-Kolbenmotor Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme APS-2002 /12

13 Viertakt-Kolbenmotoren Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme APS-2002 /13

14 Viertakt-Kolbenmotor mit Fremdzündung (Otto Kreisprozess) A BC D q zu q ab p [N/m²] v [m³/Kg] DI Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme APS-2002 /14

15 Viertakt-Kolbenmotor mit Fremdzündung (Otto Kreisprozess) Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme APS-2002 /15

16 Viertakt-Kolbenmotor mit Fremdzündung (Otto Kreisprozess) Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme APS-2002 /16

17 Joule-Kreisprozess s [J/KgK] A B C D B A C D p [N/m²] v [m³/Kg] T [K] q zu q ab q zu q ab AB:ISOBAREWärmezufuhr / Entlastung q zu / w Entl BC:ISENTROPE - / Entlastung - / w Entl CD:ISOBAREWärmeabfuhr / Verdichtungq ab / w verd DA:ISENTROPE - / Verdichtung - / w verd Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme APS-2002 /17

18 Ackeret-Keller-Kreisprozess A B CD p [N/m²] v [m³/Kg] q zu q ab s [J/KgK] B A C D T [K] q zu q ab q zu q ab q zu q ab AB:ISOBAREWärmezufuhr / Entlastung q zu / w Entl BC:ISOTHERME Wärmezufuhr / Entlastung q zu / w Entl CD:ISOBAREWärmeabfuhr / Verdichtungq ab / w verd DA:ISOTHERME Wärmeabfuhr / Verdichtungq ab / w verd Professor C. Stan – Alternative Antriebssysteme APS-2002 /18


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