Verbrennungsmotoren

In schwer elektrifizierbaren Anwendungen werden Verbrennungsmotoren auch in Zukunft eine tragende Rolle spielen, z. B. bei Nutzfahrzeugen oder Schiffsantrieben und in der dezentralen Strom- und Wärmeerzeugung. Durch den Einsatz CO2-neutraler (erneuerbarer) Kraftstoffe unter Anwendung moderner Verbrennungsprozesse ("Brennverfahren") besteht ein Potenzial zur Reduktion von Emissionen und Treibhausgasen. Nebst den wichtigen Grundlagen werden in diesem Modul auch Einblicke in diese neuen Technologien vermittelt.

Grundlagen Einsatzbereiche, Arbeitsverfahren, Kenngrössen und Kennfelder sowie thermodynamische Vergleichsprozesse im Vergleich zum realen Motorprozess (Verluste)

Mechanik ausgewählte konstruktive Fragestellungen

Aufladung Grundlagen Turbomaschinen (Eulerschen Momentengleichung, Geschwindigkeitsdreiecke), Aufbau und Designkriterien, Betriebscharakteristiken und Regelung

Verbrennung diverse Brennverfahren (Gemischbildung, Zündung, Entflammung, Verbrennung), alternative Kraftstoffe, Emissionen (Treibhausgase und Schadstoffe), Abgasnachbehandlung

Messtechnik thermodynamische Bilanzierung, Emissionsmessungen, optische Verbrennungsdiagnostik, etc.

Analyse Arbeitsprozess 0/1D-Modellierung

Laborübungen

• Die Studierenden kennen Einsatzbereiche, und Arbeitsverfahren von Verbrennungsmotoren und können deren Eigenschaften mit Kenngrössen und Kennfeldern beschreiben.
• Sie können mit thermodynamischen Vergleichsprozessen technische Verluste des realen Prozesses identifizieren und diese Verluste mit 0/1D-Modellen beschreiben und zur Analyse des Prozesses anwenden.
• Sie kennen Grundkonstruktionen von Motoren und ausgewählten Komponenten.
• Sie kennen bestehende und moderne Brennverfahren, deren Unterschiede, Vor- und Nachteile im Hinblick auf Wirkungsgrad und Emissionen und Abgasnachbehandlung.
• Sie kennen spezifische Messverfahren, z.B. optische Verfahren zur Verbrennungsdiagnose und können diese in Laborversuchen anwenden: einen aufgeladenen Motor bilanzieren, Emissionen messen, Messungen auswerten und beurteilen.
• Sie kennen Aufladeverfahren und deren Nutzen sowie den Zusammenhang zwischen Eulerscher Momentengleichung und Geschwindigkeitsdreiecken.
• Sie kennen den Aufbau der Turbolader und Kriterien, die dessen Design und Betriebsverhalten bestimmen.

Erforderliche Vorkenntnisse: Fluidmechanik (flmM)

Empfohlene Vorkenntnisse: Thermodynamik (thdM, thd3)