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Kurzfassung

Die vorgestellte Technologie umfasst ein Konzept zur Wandlung alternativer Kraftstoffe. Auf Grund des innovativen Konzeptes ist es möglich, dass die elektrische Maschine ausschließlich generatorisch arbeiten kann und somit den Wirkungsgrad zwischen der mechanischen und elektrischen Energiewandlung verbessert.

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Hintergrund

In der Antriebstechnik sind Verbrennungsmotoren mit Kurbelwelle weit verbreitet. Hier ist die Trajektorie des Kolbens fest vorgegeben. Lediglich durch Variation der Drehzahl kann die Trajektorie beeinflusst werden. Durch die direkte Kopplung von Kolben und elektrischer Linearmaschine ist es möglich, den Kolbenverlauf beliebig anzupassen, wodurch verschiedene Kompressionsverhältnisse möglich sind und somit auf den zu verwendenden Kraftstoff abgestimmt werden können. Diese Form von Stromaggregat nennt man einen Freikolbenmotor. Häufig werden ein oder zwei Zylinder-Motoren im Zwei-Takt-Kreisprozess untersucht, welche Probleme mit der Spülung des Brennraums haben, was zu Zündaussetzern, schlechter Abgasaufbereitung oder einer reduzierten Leistung führen kann. Die Regelung eines Freikolbenmotors erfolgt meistens mit mechanischen Elementen wie Federn oder durch einer konstanten Stromeinprägung der elektrischen Maschine, was dazu führt, dass keine Trajektorie mit hoher Präzession geregelt und dies zu einer Beschädigung der mechanischen Elemente führen kann.

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Lösung

Mitarbeiter der Otto-von-Guericke-Universität-Magdeburg haben ein neues Konzept zur Wandlung alternativer Kraftstoffe entwickelt. Hier wird die Nutzung eines Vier-Takt-Freikolbenmotors mit mechanisch gekoppelten vier Kolben und einer positionsgeregelten Linearmaschine verwendet. Durch die Verwendung von vier Takten ist es möglich, den Gaswechsel zu verbessern. Die Nutzung der vier Kolben ermöglicht, dass in jedem Takt ein Expansionstakt vorhanden ist, wodurch die elektrische Maschine ausschließlich generatorisch arbeiten kann und somit den Wirkungsgrad zwischen der mechanischen und elektrischen Energiewandlung verbessert.

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Vorteile

• Hochgenaue Regelung ermöglicht die Vorgabe verschiedener Variationen des Hubverlaufs • Positionsregelung zur Kollisionsvermeidung • Möglichkeit der Strombegrenzung

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Anwendungsbereiche

• Antriebstechnik • Wärmetechnik • Elektrische Antriebe • Elektromobilität