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Motortechnik 06 | |
Modellierung der Multikomponenten-Verdampfung im homogenisierten dieselmotorischen BrennverfahrenMaximilian FischerTaschenbuch Die Anforderungen an Verbrennungsmotoren sind hauptsächlich ein immer geringerer Kraftstoffverbrauch und letztendlich keine Schadstoffemissionen. Ein Schwerpunkt liegt hierbei in der Entwicklung neuer Brennverfahren, um die Entstehung von Schadstoffen bereits während der Verbrennung zu verhindern. In vorliegender Arbeit wird in diesem Zusammenhang das homogenisierte dieselmotorische Brennverfahren ( H C C I) betrachtet. Neueste Forschungsarbeiten beschäftigen sich zudem mit einer Potenzialabschätzung bei Verwendung alternativer Brennstoffe. Die C F D-Simulation bietet im Rahmen dieser Entwicklungsarbeiten die Möglichkeit, umfangreiche Kraftstoff- und Parametervariationen als Vorauslegung für experimentelle Untersuchungen durchzuführen. So können damit notwendige kostenintensive experimentelle Untersuchungen stark reduziert werden. Voraussetzung hierfür ist jedoch eine möglichst genaue Modellierung der verwendeten Kraftstoffe, um die Vorgänge während der Verdampfung und Gemischbildung wiedergeben zu können. Darüber hinaus müssen für eine Modellierung der Zündung, Verbrennung und Schadstoffbildung aus dem Verdampfungsmodell entsprechende Eingangsgrößen vorliegen, um die Berechnung dieser Prozesse durchführen zu können. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher ein Multikomponenten-Verdampfungsmodell entwickelt, welches reale Kraftstoffgemische mittels zweier statistischer Verteilungsfunktionen beschreibt. Der gewählte Ansatz ermöglicht es somit, Kraftstoffbestandteile aus zwei verschiedenen Gruppen homologer Komponenten ( Alkane und Aromaten) zu berücksichtigen. Dieses Modell wird in den C F D-Code K I V A-3 V implementiert und mit Berechnungen zur Verdampfung von Einzeltropfen sowie durch Mie-Streulicht-Untersuchungen einfacher Einspritzvorgänge an einer schnellen Kompressionsmaschine validiert. |
Verbesserung der Verbrennungen im Dieselmotor durch thermische Isolierung der KolbenmuldeAbdelilah LoukiTaschenbuchDie Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens war, die Voraussage der Vorteile eines partiell isolierten Kolbens in Bezug auf Kraftstoffverbrauch und innermotorischer Schadstoffentstehung durch Messungen zu bestätigen und zu erweitern. Insbesondere wurde der Einfluss der Oberflächentemperatur der Brennraumwände auf die Rußoxidation ermittelt. Numerische Untersuchungen im Teillastbereich sagten voraus, dass besonders in den kühlen, wandnahen Zonen die Rußoxidation unterdrückt wird. Um diese theoretischen Ergebnisse experimentell zu überprüfen, wurden Experimente an einem kleinhubigen, direkteinspritzenden Dieselmotor, ausgestattet mit einem Com-mon-Rail-Einspritzsystem, durchgeführt. Dabei standen Versuche bei Variation des Einspritzbeginns, der Einspritzmasse, des Einspritzdrucks, der Düsengeometrievariation, der Abgasrückführrate und der Muldeneinsatzvariation im Vordergrund. Im Hinblick auf die Muldeneinsatzvariation wurde durch den Einsatz einer Kolbenmulde aus einem schlecht wärmeleitenden Metall und Luftspalt die Wandwärmeverluste verringert. Aufgrund dieser partiellen Brennraumisolierung wurde erwartet, dass die Rußoxidation in Wandnähe deutlich ansteigt. Zur Charakterisierung des Verbrennungsablaufs und der Abgaskomponenten wurden an Motorprüfständen verschiedene Messtechniken eingesetzt, die neben Untersuchungen des gesamtmotorischen Verhaltens, einen Einblick in die innermotorische Schadstoffentstehung, wie z. B. Rußbildung und Rußausbrand erlauben. Um die sehr niedrigen Rußkonzentrationen im Teillastbereich zuverlässig zu erfassen, wurde ein Opazimeter mit hoher Messgenauigkeit entwickelt und kalibriert. Der Einfluss von Isoliermaßnahmen auf die Muldenwandtemperatur wurde berührungsfrei mit Hilfe eines Infrarot-Einfarben-Pyrometers gemessen. |
Modellierung der Multikompenetenverdampfung und Selbstzündung in DieselmotorenDanica StegemannTaschenbuchDie herkömmliche Modellierung der Tropfenverdampfung basiert auf einem einzigen Tropfenmodell, das das Verhalten des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs wiedergeben soll. Da mit diesem Ansatz aufgrund der stark unterschiedlichen Strömungsbedingungen innerhalb des Einspritzstrahls schon zu Beginn der Modellierung Abbildungsschwächen der motorischen Prozessabläufe resultieren, wurde in dieser Arbeit erstmalig ein neues Verdampfungsmodell entwickelt, welches unterschiedliche Tropfenmodelle kombiniert. In Abhängigkeit des vorliegenden Strömungszustands im Einspritzstrahl wird das Tropfenmodell gewählt, das aufgrund seiner Modellierung hierfür bestmöglich geeignet ist. Im Gegensatz zu kommerziellen C F D-Codes, in denen der Kraftstoff nur von einer Komponente repräsentiert wird, wird der Kraftstoff mit der Methode der kontinuierlichen Thermodynamik über eine Vielzahl von Komponenten beschrieben. Der Kraftstoff wird somit mittels einer Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion abgebildet, wodurch ein realistischeres Verhalten gewährleistet ist. Das Zündmodell zur Darstellung des dieselmotorischen Selbstzündungsprozesses wurde modifiziert, um die zusätzlichen Erkenntnisse von der flüssigen und gasförmigen Phase zugunsten einer realistischeren Tropfenmodellierung zu berücksichtigen. Die Modelle wurden in den dreidimensionalen C F D-Code K I V A-3 V implementiert und auf ihre Funktionalität und Allgemeingültigkeit anhand von Literaturwerten und experimentell ermittelten Daten erfolgreich validiert. Dabei hat sich herausgestellt, dass die parallel implementierten Tropfenmodelle einen entscheidenden positiven Einfluss auf die realgetreue Abbildung des Verdampfungsverhalten ausüben und sich begünstigend auf die Simulation des Selbstzündungsprozess auswirken, was durch experimentelle Untersuchungen belegt wird. |
Literaturrecherche zur Bewertung von dieselmotorischen Phänomenen der Einspritzung, Gemischbildung und VerbrennungFrank TraxelTaschenbuchInhaltsangabe: Zusammenfassung: Die Studienarbeit mit dem Titel " Literaturrecherche zur Bewertung von dieselmotorischen Phänomenen der Einspritzung, Gemischbildung und Verbrennung" wurde am Institut für Technische Verbrennung, I T V, der Universität Hannover angefertigt. Sie beschreibt den derzeitigen Stand der Forschung und Technik bezüglich des dieselmotorischen Einspritzvorgangs sowie der Zündung und Verbrennung. Beschriebene und diskutierte Themen sind der Vergleich der Systemcharakteristika von Pumpe Düse und Common Rail Einspritzanlagen. Es wird ein derzeitiger Stand der Forschung und Technik bezüglich der Kavitationsentstehung im Injektor und den Einfluss der Kavitation auf das Strahlverhalten gegeben. Weiter wird die Gemischbildung behandelt, wobei insbesondere auf die verschiedenen Einflussfaktoren auf das Strahlverhalten bezüglich Eindringtiefe, Strahlkegelwinkel etc. eingegangen wird. Ebenfalls werden Zündung, Verbrennungsablauf und Schadstoffbildung beschrieben. Einen großen Bereich stellt die Darstellung und Diskussion des Potenzials der innermotorischen Schadstoffsenkung mittels Mehrfacheinspritzung und Einspritzverlaufsformung dar. Die Arbeit wurde als Literaturrecherche unter Verwendung der neusten Forschungsergebnisse durchgeführt. Inhaltsverzeichnis: Inhaltsverzeichnis: 1. Einleitung1 2. Kraftstoffeinbringung3 2. 1 Dieseleinspritzsysteme3 2. 1. 1 Pumpe Düse ( P D) und Pumpe Leitung Düse ( P L D)4 2. 1. 2 Common Rail ( C R)5 2. 1. 3 Funktionsweise des Common Rail Injektors7 2. 1. 4 Systemcharakteristika der Einspritzsysteme8 2. 2 Düsengeometrie9 2. 2. 1 Unterschiede Sitzloch-Sacklochdüse9 2. 2. 2 Hydroerosive Verrundung11 2. 3 Kavitation11 2. 3. 1 Allgemeine Kavitationsentstehung11 2. 3. 2 Kavitationsentstehung im Nadelsitzbereich13 2. 3. 3 Kavitationsentstehung am Spritzlocheinlauf14 2. 3. 4 Definition der Kavitationszahl15 2. 3. 5 Geometrieeinflüsse auf die Kavitation15 2. 3. 6 Kavitationsformen17 3. Gemischbildung19 3. 1 Strahlaufbruch19 3. 1. 1 Primärer und sekundärer. . . |
Der Einsatz von Diagnosesystemen bei der Störungsanalyse an OttomotorenGünther PapeTaschenbuchInhaltsangabe: Zusammenfassung: Im Zentrum der Arbeit steht die Beschreibung des Einsatzes aktueller Diagnose- und Informationssysteme bei der Störungssuche an Motorsteuerungssystemen. Die Fahrzeugdiagnose - und damit auch die Motordiagnose - ist als Serviceleistung ein wichtiger Schlüssel zur Kundenzufriedenheit. Durch den gestiegenen Anspruch an die Verfügbarkeit von Fahrzeugen erfährt die kostengünstige, präzise, zuverlässige und effiziente Werkstattdiagnose von Kraftfahrzeugen wachsende Bedeutung. Die gezielte, aktuelle, korrekte und zugreifbare Diagnoseinformation, hochwertige Testertechnologie und kompetentes Servicepersonal wird zur wesentlichen Voraussetzung einer hochwertigen und effizienten Fahrzeugdiagnose und damit auch zum entscheidenden Wettbewerbsfaktor. Ziel dieser Arbeit ist es, anhand ausgewählter Kundenbeanstandungen und Störungsursachen an Ottomotoren mit Motorsteuerungssystemen, die Fähigkeiten aktueller Diagnose- und Informationssysteme bei der Störungsanalyse zu untersuchen und darzustellen. Im ersten Schritt werden in Kapitel 2 ausgewählte Motorsteuerungssysteme der letzten zwei Jahrzehnte vorgestellt, um die Qualität und den Umfang der (möglichen) Diagnosearbeiten an unterschiedlichen Systemen besser abgrenzen und einordnen zu können. Zunächst erfolgt hier die Beschreibung der Aufgaben von Motorsteuerungssystemen, daran anschliessend wird die historische Entwicklung der elektronischen Systeme aufgezeigt. Im weiteren Verlauf erfolgt die Darstellung und Unterscheidung von Systemen mit und ohne Eigendiagnosefunktionen, sowie die Beschreibung aktueller Motorsteuerungssysteme die sich durch einen hohen Anteil integrierter Eigendiagnosefähigkeit auszeichnen. Im anschließenden Kapitel 3 werden die Grundsätze der Motordiagnose vorgestellt. Die Richtlinien und Konzepte für die ( Otto-) Motordiagnose befinden sich mit zunehmender Elektronifizierung in einem Wandlungsprozess. Bei den Fahrzeugherstellern sind heute je nach Art und Umfang der. . . |
Beitrag zum Verschleissverhalten von plasmagespritzten Zylinderlaufflächen im Diesel-MotorbetriebStephan FlorTaschenbuch |
Expertenmodell zur Berechnung der Reibungsverluste von OttomotorenGerald FischerTaschenbuchDie im Ottomotor auftretenden mechanischen Verluste setzen sich aus den in den einzelnen Bauteilgruppen des Motors entstehenden Reibungsverlusten zusammen. Zwar zeigen unter-schiedliche Motoren bei Variation der Betriebsparameter qualitativ ähnliche Verläufe doch weisen die Absolutwerte des Reibmitteldrucks moderner Ottomotoren Unterschiede von über 50% auf. Diese sind auf die unterschiedlichen konstruktiven Parameter zurückzuführen. Durch gezielte Analyse der Gesamtmotoren sowie aller reibrelevanten Bauteilgruppen wurden die Haupteinflussparameter für die entstehenden Reibungsverluste ermittelt. Dazu standen sechs Ottomotoren zur Verfügung. Als die Reibungsverluste hauptsächlich beeinflussenden Betriebsparameter sind die Motordrehzahl und das thermische Niveau des Motors, ausgedrückt durch die Zuführtemperaturen von Schmier- und Kühlmittel zu nennen. Die Motorlast hingegen weist eine untergeordnete Rolle auf. Die konstruktiven Einflussgrößen für die einzelnen Bauteilgruppen sind: Grund und Pleuellager: - Anzahl der Lager - Lagerdurchmesser - Lagerbreite - relatives Lagerspiel Kolbengruppe: - die Tangentialkraft der Kolbenringe - die Kolbenmantelfläche - das Kolbeneinbauspiel - das Schubstangenverhältnis als Maß für die entstehenden Normalkräfte Ventiltrieb: - Bauart ( Gleit- oder Rollenabgriff) - Federkräfte - maximaler Nockenhub - Grundkreisradius des Nockens Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wurden Rechenansätze abgeleitet, mit denen es auf einfache Weise möglich ist, den Reibmitteldruck im gesamten Motorenkennfeld vorauszuberechnen. Als äußerst erfolgsversprechend hat sich hierbei die Berechnung ausgehend von einem bekannten Referenzpunkt erwiesen. Dieser berücksichtigt alle konstruktiven Besonderheiten des Motors. |
Experimentelle und Numerische Untersuchungen an einem Zündkammerverfahren für die Benzin-Direkteinspritzung (Forschungsberichte Aus Dem Institut Fur Kolbenmaschinen, Band 3)Volker WengTaschenbuch |
Numerische Simulation der Zylinderinnenströmung und Kraftstoffumsetzung in einem direkteinspritzenden OttomotorJohannes Max KechB, Broschiert |
Einspritzung bei Otto- und DieselmotorenGebundene Ausgabe |