Labor Kolbenmaschinen

Labor für Kolbenmaschinen

Herzlich Willkommen auf der Homepage des Labors für Kolbenmaschinen.

Im Labor für Kolbenmaschinen lernen Studierende der Vertiefungsrichtungen Anlagentechnik und Konstruktion die Funktionsweise von Kolbenmaschinen. Hierbei werden insbesondere Verbrennungsmotoren hinsichtlich Leistung, Kraftstoffverbrauch und Emissionen untersucht und optimiert.

Was sind Kolbenmaschinen?

Kolbenmaschinen sind die größte Gruppe der Kraft- und Arbeitsmaschinen. Insbesondere Verbrennungsmotoren sind die am meisten eingesetzten Wärmekraftmaschinen der Welt. Das liegt zum einen an der Flexibilität, aber auch am hohen Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren. Verbrennungsmotoren werden in Leistungsklassen zwischen wenigen Watt und mehreren Megawatt eingesetzt. Es gibt Verbrennungsmotoren, die erreichen 54% Wirkungsgrad. Hinsichtlich des Wirkungsgrades ist der Verbrennungsmotor die beste Wärmekraftmaschine, die es gibt.

Was passiert im Labor?

Im Labor sollen Studierende den Aufbau, die Funktion und das Betriebsverhalten von Verbrennungsmotoren kennenlernen. Hierzu haben wir einen modernen Einzylinder Forschungsmotor, bei dem die wichtigsten Kenngrößen gemessen werden können. Außerdem ist es bei diesem Motor möglich, konstruktive Parameter während des Betriebs bzw. während kurzer Messpausen zu verstellen. Damit lässt sich das Betriebsverhalten am Prüfstand optimieren.

Die Untersuchungen im Labor stehen im direkten Zusammenhang mit den Inhalten der Vorlesung Kolbenmaschinen. Die Themen, die in der Vorlesung theoretisch besprochen werden, können im Labor „ausprobiert" werden.

Neben den Laborveranstaltungen haben Studierende auch die Möglichkeit, Projekte im Rahmen ihres Studium durchzuführen.

Laborversuche:

Zerlegung und Zusammenbau eines Verbrennungsmotors: Hierbei sollen Studierende den tatsächlichen Aufbau der Maschine kennenlernen
Teillastoptimierung eines Ottomotors.
Volllastoptimierung eines Ottomotors

Einzylinder Forschungsmotor ECC M010 Modular Motor

Zylinderkopf, Kolben und Pleuel Serienteile von PSA (EW10J4)
Bauform: 1-Zylinder
Hubraum: 499 cm³
Bohrung x Hub: 85,0 x 88,0
Verdichtung: 10,8:1
Massenausgleich: 1. und 2. Ordnung

Abbildung 1: Prüfstandaufbau ECC M010 Modular Motor: Elektromotor (li.) und Verbrennungsmotor (re.)

Besonderheiten:

Schlepp- und Bremsbetrieb durch Kopplung mit Elektromotor (Abbildung 1)
Schleppbetrieb: Verbrennungsmotor wird von Elektromotor geschleppt
Bremsbetrieb: Elektromotor wird von Verbrennungsmotor geschleppt und fungiert als Generator (Zufuhr des Stromes ins Stromnetz)

Abbildung 2: Vorderansicht Verbrennungsmotor ECC M010 und Abgasanlage

Variabel: Quetschspalt und Verdichtungsverhältnis durch Einsetzen von Distanzblechen
Änderung der Steuerzeiten durch Verdrehung oder Austausch der Nockenwelle
Steuerung der Betriebsparameter des Prüfstandes durch frei programmierte Motorsteuerung Simulink (Studentische Abschlussarbeit)
Alle Betriebsparameter voneinander entkoppelt und separat veränderlich
Zündzeitpunkt
Einspritzzeitpunkt
Einspritzdauer
Öffnungswinkel der Drosselklappe

Umfangreiche Messtechnik

Erfassung und Verarbeitung der Signale in Simulink
Ansteuerung der Aktoren durch frei programmierte Motorsteuerung

Abbildung 4: Darstellung Zünd- & Einspritzzeitpunkt (li.) und p-V-Diagramm (re.)

Überwachung des Betriebsdruckes durch Zylinderdruckindizierung (Abbildung 4) und anderer Parameter:

Betriebsdruck, Ansaug- und Auslasstemperatur
Öldruck sowie Öl- und Kühlwassertemperatur
Timing von Zünd- und Einspritzsignal
Lambda
Drehmoment

Exakte Verbrauchsmessung durch Kraftstoffwaage

Für Schülerinnen und Schüler

Bei besonderen Gelegenheiten öffnen wir unsere Türen auch für Schülerinnen, Schüler und andere Interessierte, wie z.B. bei unserem Schnuppertag Technik, der gewöhnlich Ende Januar stattfindet.