Methoden zur Untersuchung der lokalen Gemischzusammensetzung im DI-Ottomotor

Dipl.-Ing. Kallmeyer, Felix

Dateibereich 22664

8,06 MB in einer Datei, zuletzt geändert am 02.09.2009

Dateiliste / Details

DateiDateien geändert amGröße
Kallmeyer_Diss.pdf02.09.2009 14:54:008,06 MB
Die Weiterentwicklung aktueller ottomotorischer Brennverfahren und die Entwicklung neuer Brennverfahren erfordert die genaue Kenntnis der Gemischbildungsabläufe im Brennraum. Mittels etablierter Messverfahren wie der Laser-induzierten Fluoreszenz (LIF) oder mit Hilfe von Absorptionsmessung können die Kraftstoffverteilung bzw. die Kraftstoffkonzentration von Gemischen analysiert werden. Zur Anwendung dieser Techniken sind in der Regel große optische Zugänge zum Brennraum erforderlich, die die thermodynamischen Eigenschaften des Motors verändern. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher minimalinvasive Methoden mit dem Ziel entwickelt, die Gemischbildung im Brennraum bei geringst möglichen Abwei-chungen zum Serienmotor qualitativ und quantitativ untersuchen zu können. Im ersten Teil dieser Arbeit werden UV-Laser-induzierte Fluoreszenz Untersuchungen an einem seriennahen, direkteinspritzenden 4-Zylinder Ottomotor mit kleinen Brennraumfens-tern (10 mm) vorgestellt. Die Beobachtung der Gemischbildungsphänomene erfolgt zum ei-nen durch Verwendung eines Stabendoskops, das auf maximale Transmission im UV-Spektrum optimiert wurde, und zum anderen durch die Kombination aus einer Brennraum-nahen Zerstreuungslinse in Verbindung mit einem Standard-UV-Objektiv. Die Versuche am geschleppten und gefeuert betriebenen Motor zeigen, dass letztere Variante mit zweiteiliger Optik in den meisten Anwendungsfällen aufgrund der größeren mechanischen Robustheit, der besseren Abbildungsleistung und ihrer Unempfindlichkeit gegenüber hohen Temperatu-ren und Drehzahlen (volllasttauglich) dem Stabendoskop vorzuziehen ist. Zur Erhöhung der Bildfolgerate von LIF-Messungen wurden an einem Glasringmotor Unter-suchungen mit einer bildverstärkten Streak-Kamera unter Verwendung eines schnell repetie-renden Frequenz-verdoppelten Nd:YLF-Laser (527 nm) zur Anregung von Rhodamin als Kraftstoff-Tracer durchgeführt. Mit dem Bildfolgerate-optimierten Ansatz ist es möglich, die Ausbreitung des flüssigen Kraftstoffs zu fünf aufeinander folgenden Kurbelwinkeln innerhalb eines Motorzyklus darzustellen. Zeitgleich wurden zyklusaufgelöste LIF-Messungen mit ei-nem KrF*-Laser (248 nm) zur Anregung des Realkraftstoffs und einer weiteren bildverstärk-ten Kamera durchgeführt und miteinander verglichen. Im zweiten Teil der Arbeit wird ein Absorptionsmessverfahren vorgestellt, das mittels einer modifizierten Sensorzündkerze in der Lage ist, zyklus- und kurbelwinkelaufgelöste Messun-gen der Kraftstoffkonzentration im Brennraum von Serienmotoren ohne weitere konstruktive Veränderungen in unmittelbarer Nähe der Zündkerzenelektrode durchzuführen. Über ein neu entwickeltes Kalibrierverfahren im Motorbetrieb kann aus den bestimmten Kraftstoffkonzentrationen ein kurbelwinkelaufgelöster quantitativer Lambdawert berechnet werden. Hier-bei wird besonders der Einfluss von Restkraftstoff im Brennraum zum Zeitpunkt der Refe-renzintensitätsbestimmung berücksichtigt. Das Verfahren wird an verschiedenen Motoren mit innerer und äußerer Gemischbildung sowie unter Verwendung von Realkraftstoff und Isook-tan eingesetzt und diskutiert.
Lesezeichen:
Permalink | Teilen/Speichern
Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Ingenieurwissenschaften » Maschinenbau und Verfahrenstechnik » Institut für Verbrennung und Gasdynamik
Dewey Dezimal-Klassifikation:
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 620 Ingenieurwissenschaften
Stichwörter:
Lambda, Kraftstoff-Luft-Gemisch, Sonde, Endoskop, Infrarot, LIF, Fluoreszenz, minimalinvasiv, Absorption
Beitragende:
Prof. Dr. rer.-nat. Schulz, Christof [Betreuer(in), Doktorvater]
Prof. Dr. Ebert, Volker [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
07.07.2009
Dokument erstellt am:
07.09.2009
Promotionsantrag am:
07.04.2009
Dateien geändert am:
02.09.2009
Medientyp:
Text
Bezug:
Wolfsburg, 2002-2009