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Motortechnik

Seite 6

Benzin-Einspritzmotoren

B, Broschiert

Modellierung der Multikomponenten-Verdampfung im homogenisierten dieselmotorischen Brennverfahren

Maximilian Fischer

Taschenbuch

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.

Ein Modell der Diffusion von Technologien zur Senkung des Treibstoffverbrauchs bei Pkw-Ottomotoren in Deutschland (Beiträge zur Energiesystemforschung)

David Herberg

Taschenbuch

Verbesserung der Verbrennungen im Dieselmotor durch thermische Isolierung der Kolbenmulde

Abdelilah Louki

Taschenbuch

Die 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.

Einspritzung von H2O2-Lösungen in die Brennkammer eines DI-Dieselmotors: Auswirkungen auf das Abgasverhalten

Erica Trapel

Taschenbuch

Dieselmotoren mit Direkteinspritzung haben in den letzten Jahren eine enorme technische Weiterentwicklung erfahren, die zu einer deutlichen Verminderung der Abgasemissionen und des Brennstoffverbrauchs geführt hat. Im Bereich der Verbrennungsmotoren gelten D I-Dieselmotoren in Kombination mit inner- und nachmotorischen Maßnahmen als ein erfolgversprechendes Konzept, um zukünftige Abgasvorschriften zu erfüllen. Zu diesen Maßnahmen zählen die neuen Common-Rail-Einspritztechnologien, die Abgasturboaufladung, die Abgasrückführung, der Partikelfilter und die modernen De N Ox-Systeme. Dabei sind diese Konzepte mit höheren Kosten und unterschiedlichen Nachteilen verbunden. Aus diesen Gründen werden zurzeit immer stärker alternative Brennstoffe und neuartige Brennverfahren weiterentwickelt und optimiert, die zur Verbesserung der Abgasqualität führen können. Bei der Beurteilung eines neuen Verfahrens sind neben der technischen Durchführbarkeit auch die Wirksamkeit und die entscheidenden Einflussgrenzen von Interesse.

Modellierung der Multikompenetenverdampfung und Selbstzündung in Dieselmotoren

Danica Stegemann

Taschenbuch

Die 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.

Untersuchungen zur Simulation des Wandwärmeübergangs in Dieselmotoren

Heiko Lettmann

Taschenbuch

Die Wärmeverluste im Brennraum von Dieselmotoren sind für den Wirkungsgrad der Energieumsetzung, für Bauteilbelastungen und aufgrund des starken Einflusses der Temperatur auf die Reaktionskinetik, für die Schadstoffbildung von wesentlicher Bedeutung. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Modell zur Simulation der gasseitigen Wärmeverluste für den Einsatz in 3d-C F D-Programmen entwickelt. Neben dem konvektiven Wärmeübergang werden durch das Modell die Einflüsse der in einem Dieselmotor nicht zu vernachlässigenden Rußstrahlung und die durch Rußablagerungen hervorgerufene Dämpfung der Wandwärmeströme berücksichtigt. Der konvektive Wandwärmeübergang kann alternativ auch durch die in C F D Programmen vielfach verwendeten Wandfunktionen bestimmt werden. Ein in dieser Arbeit zusätzlich entwickelter Ansatz zur dynamischen Adaption der wandnächsten Zellschicht gewährleistet, dass der wandnächste Gitterpunkt innerhalb des den Wandfunktionen zugrundeliegenden Gültigkeitsbereichs liegt. Die Modelle wurden in den dreidimensionalen C F D-Code K I V A-3 V implementiert, mit experimentell ermittelten Wärmestrommessungen eines direkteinspritzenden Nutzfahrzeug-Dieselmotors verifiziert und anschließend zur Durchführung von motorischen Parameterstudien eingesetzt. Begleitend wurde das in K I V A-3 V standardmäßig implementierte Wärmeübergangsmodell verwendet und den neuen Ansätzen gegenübergestellt. Das entwickelte wandadaptierte Gitter in Verbindung mit dem Standard-Ansatz und insbesondere das neue 3d-Wärmeübergangsmodell bilden die Wandwärmestromdichten mit guter Genauigkeit ab

Literaturrecherche zur Bewertung von dieselmotorischen Phänomenen der Einspritzung, Gemischbildung und Verbrennung

Frank Traxel

Taschenbuch

Inhaltsangabe: 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. . .

Die Emission von Benzol und anderen Kohlenwasserstoffen im Abgas von Ottomotoren und ihre Beeinflussung durch katalytische Abgasnachbehandlung

Dr. Heiner Grimm

Taschenbuch

Inhaltsangabe: Einleitung: Die Abhängigkeit der Emissionen einzelner Kohlenwasserstoffe aus Ottomotoren, vornehmlich des Benzols, vom verwendeten Gemischbildner, Kraftstoff und Betriebspunkt sowie von einem nachgeschalteten Abgaskatalysator wird untersucht. Der Einfluss des Gemischbildners ist vornehmlich auf unterschiedliche Luftverhältniszahlen zurückzuführen. Der spezifische Einfluss der im Kraftstoff enthaltenen Kohlenwasserstoffe auf die Benzolemission sinkt in der Reihenfolge Benzol, Alkylbenzole, Olefine u. Paraffine um jeweils eine Größenordnung. Die Einflüsse der einzelnen Kraftstoffbestandteile verhalten sich zueinander annähernd additiv. Dem Kraftstoff zugesetzte Bleiverbindungen beeinflussen in den üblichen Konzentrationen die Höhe der Kohlenwasserstoffemissionen nicht signifikant. Methanol als Kraftstoffzusatz beeinflusst vor allem das Luftverhältnis. Zum Vergleich der Emissionen bei verschiedenen Betriebspunkten werden die emittierten Stoffmassen jeweils auf die verbrauchte Kraftstoffmasse bezogen. Der Leerlauf nimmt unter den untersuchten Betriebspunkten bezüglich der Kohlenwasserstoffemissionen eine Sonderstellung ein. Ansonsten werden Menge und Zusammensetzung der emittierten Kohlenwasserstoffmatrix hauptsächlich vom Luftverhältnis, in geringerem Maße von der Motorleistung bestimmt. Ein üblicher Dreiwege-Abgaskatalysator reduziert bei stöchiometrischer Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches auch die Emissionen von Benzol und den übrigen Aromaten in zufriedenstellendem Maße. Im Luftmangelbereich wurde dagegen, vor allem bei nichtgealterten Katalysatoren, eine erhebliche Erhöhung der Benzolemission durch Nachbildung, sowohl aus Alkylbenzolen als auch aus nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen, beobachtet. Inhaltsverzeichnis: Inhaltsverzeichnis: 1. Inhaltsverzeichnis1 2. Einleitung / Problemstellung3 2. 1 Einleitung3 2. 2 Problemstellung4 3. Versuchsplanung6 3. 1Übersicht über den. . .

Der Einsatz von Diagnosesystemen bei der Störungsanalyse an Ottomotoren

Günther Pape

Taschenbuch

Inhaltsangabe: 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. . .

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