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Thermodynamik der Motorbremse
Von Konstantin Senski und Friedrich Herrmann
Idee und Motivation
• gewöhnlicher Motor
• Bestimmung der thermischen Reibung
Das Fließen von Entropie erzeugt neue Entropie
Für Wärmetransporte gilt: P = TIS
P = T1IS1 T2IS2
IS2 > IS1
!
T2 < T1
Wärmeundurchlässiger Zylinder – isentroper Prozess
• Thermischer Widerstand =
• kein Entropiestrom
• keine Entropieerzeugung
V
p
S
T
keine Bremswirkung
wärmedurchlässiger Zylinder - Isothermer Prozess
• thermischer Widerstand = 0
• keine Temperaturdifferenz
• keine Entropieerzeugung
V
p
S
T
keine Bremswirkung
Realer Zylinder
• mittlerer thermischer Widerstand
• Entropiestrom und Temperaturdifferenz
• Entropieerzeugung
0 < Thermischer Widerstand <
S
T
V
p
Bremswirkung
Zusammenfassung der Zylinderarten
• Keine Bremswirkung • Bremswirkung
R
Motorbremse im Versuch
Zündung aus, Gang eingelegt
Zeit mit Zündkerzen: t = 34 s
Ausgeschraubte Zündkerzen: t = 40 s
Neuer Bremseffekt
A
B
Lochbremse
Keine Bremswirkung Bremswirkung
R = Elektrisches Analogon
R
U = const.
Q(t)
Akku
U = const.
P=RI²R
Q(t)
AkkuU = const.
Q(t)
Akku
R = 0 0<R<
BremswirkungKeine Bremswirkung
Simulation der Verlustleistung
Verlustleistung
Widerstand
Fazit
• Bremswirkung: Energieabgabe mit erzeugter Entropie
• Entropieerzeugung am:
– Thermischen Widerstand– Strömungswiderstand– elektrischen Widerstand
• Keine Bremswirkung für Widerstand unendlich und null
Kommt nix mehr
Simulation mit Stella / Dynasis
Elektrodynamisches Analogon in Originalgröße !
U0 = const.
C(t) = c0 + c´ sin (t)
Q(t)
Zusammenfassung
• Motor bremst durch thermische Reibung: Entropieerzeugung
• Bremswirkung durch thermische Reibung: Entropieerzeugung am thermischen Widerstand
•
• Analog: Lochbremse, Kondensator in Umgebung
• Einfache Simulation mit Stella
Maximale Bremswirkung
Elektrisches Analogon
U0 = const.
C(t) = c0 + c´ sin (t)
Q(t)
U0 = const.U0 = const.
Q(t)
P=RI²R
Q(t)
R
Test mit und ohne Zündkerzen
34,939,2
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
Zeit t
Mit Zündkerzen Ohne Zündkerzen
Durchfahrtszeiten
Test p –v Real
Elektrisches Analogon
U0 = const.
C(t) = c0 + c´ sin (t)
Q(t)
U0 = const.U0 = const.
Q(t)
P=RI²R
Q(t)