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1D-Motorprozesssimulation einer Wasserdirekteinspritzung bei Ottomotoren

  • Neuartige Motorenkonzepte zielen aufgrund der gesetzlichen Rahmenbedingungen auf eine immer geringere CO2-Emission der Fahrzeugflotte. Aus diesem Grund erwächst die Notwendigkeit, den Wirkungsgrad des Ottomotors im höheren Lastbereich zu verbessern und den Anfettungsbedarf zum Bauteilschutz zu vermeiden. Ein Ansatz besteht in der Wassereinspritzung, welche die Klopfneigung verringert. Daraus resultieren neben früheren Verbrennungsschwerpunktlagen auch niedrigere Abgastemperaturen. Ziel dieser Arbeit war die Simulation einer Wasserdirekteinspritzung beim Ottomotor mit der Software GT-Power. Die Grundlage zur Erstellung des Modells bildete ein 1-Zylinder-Forschungsmotor. Die Parametrierung bzw. Abstimmung des Modells erfolgte auf Basis von Prüfstandsmessungen. Zur Simulation der Wasserdirekteinspritzung wurde ein eigenes Modell entwickelt, dass auf physikalische und empirische Grundlagen aufbaut. Besonders Wert wurde dabei auf die Modellierung des Wandauftrags gelegt. Mit dem Modell konnten gute Übereinstimmungen bezüglich der Verbrennungsschwerpunktlagen zwischen Simulationsergebnissen und Messdaten erreicht werden. In einer Vorausberechnung am Nennleistungspunkt bei n = 5500 min-1, pmi = 19.5 bar konnte mit einem Wasseranteil von 25 % bezogen auf die eingespritzte Kraftstoffmasse, eine Verringerung der Abgastemperatur von ca. 100 K bei einem Luftverhältnis von λ = 1 errechnet werden. Dabei wurde eine Frühverlagerung des Verbrennungsschwerpunktes von ca. 8 °KW berechnet.

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Metadaten
Author:William Fricke
Advisor:Steffen ZwahrGND, Helmut EichertGND
Document Type:Diploma Thesis
Language:German
Name:IAV GmbH
Kauffahrtei 25, 09120 Chemnitz
Date of Publication (online):2017/02/24
Year of first Publication:2017
Date of final exam:2017/02/23
Tag:GT-Power; Klopfmodell; Verbrennungsschwerpunkt; Wassereinspritzung
GND Keyword:Ottomotor; Wärmekapazität; Klopfen; Modell; Simulation; Verdampfungswärme; Abgastemperatur; Verbrennung
Page Number:80 Seiten, 51 Abb., 6 Tab., 35 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Maschinenbau und Kraftfahrzeugtechnik (bis 2018)
Release Date:2017/02/24