Die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs ist eines der wichtigsten Ziele bei der Entwicklung von neuen Ottomotoren. Es existieren unterschiedliche Konzepte, mit denen das Grundproblem dieser Motoren, die Drosselverluste im Teillastbetrieb, reduziert werden können. Alle diese modernen Verfahren bergen neue Herausforderungen für die numerische Simulation des Motorprozesses. Besonders für die Benzinselbstzündung sowie die Verknüpfung von Selbstzündung und Flammenfrontverbrennung existieren noch keine allgemeingültigen Modelle.
In dieser Arbeit wird ein Verbrennungsmodell vorgestellt, das einen Beitrag dazu leistet, diese Lücke in der Modellierung des Motorprozesses zu schließen. Das Modell umfasst Teilmodelle für reguläre Flammenfrontverbrennung sowie für homogene Selbstzündung.
Im zweiten Teil der Arbeit werden verschiedene Anwendungsbeispiele für das Verbrennungsmodell behandelt. Die reguläre Flammenfrontverbrennung wird anhand von gemessenen Zylinderdruckverläufen und Kameraaufnahmen validiert. Als Anwendungsbeispiel für das Selbstzündungsmodell wird die HCCI-Verbrennung untersucht. Zur Validierung werden hier die berechneten Zündorte mit einer optisch ermittelten Zündortverteilung verglichen. Neben diesen Fällen mit reiner Flammenfrontverbrennung und reiner Selbstzündung wird außerdem die Vorentflammung als komplexerer Anwendungsfall untersucht. Die Untersuchungen zu diesem Phänomen umfassen eine systematische Analyse der in Frage kommenden Auslösemechanismen sowie eine Bewertung dieser Mechanismen anhand von Messungen. Es wird ein Ansatz vorgestellt, mit dem sich auf Grundlage des vorgestellten Verbrennungsmodells die Vorentflammungsneigung unterschiedlicher Motorkonzepte und Betriebsstrategien vergleichen lässt.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Aktualisiert: 2023-05-10
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Aktualisiert: 2023-05-10
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Aktualisiert: 2023-04-01
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Im Umfang der vorliegenden Arbeit wird das Potential von HCCI in einem Kreiskolbenmotor dahingehend untersucht, ob und wie gut dieses Motorenlayout mit dem hocheffizienten Brennverfahren harmoniert.
Aktualisiert: 2021-12-01
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Aktualisiert: 2023-04-04
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Im vorliegenden Band 1/2011 berichtet Herr Franz über Ergebnisse zur Regelung der homogen kompressionsgezündeten verbrennung (HCCI) von Ottokraftstoffen. Alternative Brennverfahren wie die homogene Kompressionszündung ermöglichen es, den Wirkungsgrad der Verbrennung zu erhöhen und zugleich die Rohemission zu senken. Jedoch erweist dich der stationäre und dynamische HCCI- Betrieb im Mehrzylindermotor als besondere Herausforderung. So kommt es im vorgesteuerten betrieb zu signifikanten Abweichungen hinsichtlich Last und Verbrennungsschwerpunktlage in den einzelnen Zylindern. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, die Usachen für dieses Verhalten zu analysieren und mittels einer geeigneten regelung und Sensorik zu kompensieren. Als maßgebliche Kenngrößen zur Reglung der Verbrennung dienten die indizierte Last und die Verbrennungsschwerpunktlage. Der HCCI- Betrieb im Mehrzylindermotor konnte mit der entwickelten Verbrennungsreglung erheblich verbessert werden. Zudem konnte auch der dynamische HCCI- Betreib mittels Adaptionsfunktionen auf Basis neuronaler Netze dargestellt werden. Abschließend erfolgt die Bewertung unterschiedlicher Sensortechnologien für den entworfenen Regelkreis. Als ein wesentliches Ergebnis der Arbeit kann festgehalten werden, dass eine regelung des HCCI- Brennverfahrens unabdingbar ist, um Verbrauchs- und Emissionsziele unter akustischen Randbedingungen zu erreichen. Die wesentlichen Herausforderungen wird nun darin bestehen, vereinfachte Sensoren und intelligente Auswertealgorithem für diese Anwendung zu entwickeln.
Aktualisiert: 2019-12-12
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Die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs ist eines der wichtigsten Ziele bei der Entwicklung von neuen Ottomotoren. Es existieren unterschiedliche Konzepte, mit denen das Grundproblem dieser Motoren, die Drosselverluste im Teillastbetrieb, reduziert werden können. Alle diese modernen Verfahren bergen neue Herausforderungen für die numerische Simulation des Motorprozesses. Besonders für die Benzinselbstzündung sowie die Verknüpfung von Selbstzündung und Flammenfrontverbrennung existieren noch keine allgemeingültigen Modelle.
In dieser Arbeit wird ein Verbrennungsmodell vorgestellt, das einen Beitrag dazu leistet, diese Lücke in der Modellierung des Motorprozesses zu schließen. Das Modell umfasst Teilmodelle für reguläre Flammenfrontverbrennung sowie für homogene Selbstzündung.
Im zweiten Teil der Arbeit werden verschiedene Anwendungsbeispiele für das Verbrennungsmodell behandelt. Die reguläre Flammenfrontverbrennung wird anhand von gemessenen Zylinderdruckverläufen und Kameraaufnahmen validiert. Als Anwendungsbeispiel für das Selbstzündungsmodell wird die HCCI-Verbrennung untersucht. Zur Validierung werden hier die berechneten Zündorte mit einer optisch ermittelten Zündortverteilung verglichen. Neben diesen Fällen mit reiner Flammenfrontverbrennung und reiner Selbstzündung wird außerdem die Vorentflammung als komplexerer Anwendungsfall untersucht. Die Untersuchungen zu diesem Phänomen umfassen eine systematische Analyse der in Frage kommenden Auslösemechanismen sowie eine Bewertung dieser Mechanismen anhand von Messungen. Es wird ein Ansatz vorgestellt, mit dem sich auf Grundlage des vorgestellten Verbrennungsmodells die Vorentflammungsneigung unterschiedlicher Motorkonzepte und Betriebsstrategien vergleichen lässt.
Aktualisiert: 2023-04-17
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