CD-Labor für Thermodynamik der Kolbenmaschinen

Das CD-Labor für Thermodynamik der Kolbenmaschinen beschäftigt sich mit der Analyse von zwei speziellen Typen von Kolbenmaschinen, die beide in großen Stückzahlen gebaut werden. Es ist dies einerseits der Kältemittelkompressor für Kühlschränke, von dem weltweit ca. 80 bis 100 Millionen Stück pro Jahr gebaut werden. Andererseits wird der schnelllaufende Zweitaktmotor behandelt, von dem weltweit mehrere Millionen Stück pro Jahr hergestellt werden. Auf Grund der hohen Stückzahlen kann bei einer geringfügigen Verbesserung der Maschinen z.B. eine beträchtliche Verringerung des Energieverbrauchs erreicht werden. In den Forschungsprojekten wird versucht die Arbeitsprozesse der beiden Kolbenmaschinen mit Hilfe einer eingehenden thermodynamischen Untersuchung zu analysieren. Die Analyse wird mit 0d-, 1d-, und 3d-Simulationsmodellen durchgeführt, die mit Hilfe von Messungen verifiziert werden. Eine gemeinsame wichtige Basis beider Maschinen ist der Gaswechsel, bei dem im Zweitaktverfahren durch einen Schalldämpfer angesaugt wird und das Gas die Maschine wieder über einen Schalldämpfer verlässt. Beide Kolbenmaschinen erzeugen dabei hoch transiente Strömungen mit starken Druckschwankungen. Sie beschleunigen und verzögern die Strömung während eines Arbeitszyklus innerhalb sehr geringer Zeitspannen. Diese physikalischen Vorgänge beeinflussen den Arbeitsprozess, den Wärmeübergang, die Strömungsverluste und damit die Wirkungsgrade. Es bestehen neben diesen Gemeinsamkeiten auch entscheidende Unterschiede, die dementsprechend berücksichtigt werden.