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Simulation der Wassereinspritzung beim Ottomotor

Simulation of water injection in the gasoline engine

  • Aufgrund der gesetzlichen Rahmenbedingungen zielen neuartige Motorenkonzepte auf eine immer geringere CO2-Emission der Fahrzeugflotte ab. Deshalb erwächst die Notwendigkeit, den Anfettungsbedarf zum Bauteilschutz zu vermeiden und den Wirkungsgrad des Ottomotors im höheren Lastbereich zu verbessern. Mit der Anwendung der Wassereinspritzung wird durch die gezielte Reduzierung der Arbeitsgastemperatur eine Wirkungsgradsteigerung erreicht. Daraus resultiert eine verringerte Klopfneigung. Folglich können frühere Verbrennungsschwerpunktlagen und niedrigere Abgastemperaturen in volllastnahen Betriebsbereichen erzielt werden. Die Zielstellung dieser Diplomarbeit liegt in der Modellierung und Bewertung des Potentials einer Wasserkanaleinspritzung beim Ottomotor. Die Grundlage zur Modellerstellung bildet ein vorhandenes 1-Zylinder-Modell mit Wasserdirekteinspritzung. Dieses wird um eine Wasserkanaleinspritzung mit Hilfe der 1D-Simulationssoftware GT-Power angepasst. Die Parametrierung bzw. Modellabstimmung erfolgt auf Basis von Prüfstandsuntersuchungen an einem 4-Zylinder Versuchsträger mit Wasserkanaleinspritzung. Bei diesem Modell wird das in den Ansaugtrakt eingespritzte Wasser, abzüglich des im Kanal verdunsteten Anteils, mit Hilfe einer Einströmrate in den Brennraum gebracht. Im Zylinder laufen dann Vorgänge wie Wandauftrag, Kolbenbenetzung und Verdampfung bzw. Verdunstung ab. Das Modell wird hinsichtlich eines nicht abgestimmten Betriebspunktes und der Funktionalität verifiziert. Darüber hinaus erfolgen Parameterstudien an der Volllast mit Variation des Luft- bzw. Verdichtungsverhältnisses und abschließend eine Potentialanalyse der beiden Systeme Wasserkanal- und Wasserdirekteinspritzung.

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Metadaten
Author:Tim Männl
Advisor:Steffen ZwahrGND, Helmut EichertGND
Document Type:Diploma Thesis
Language:German
Name:IAV GmbH Chemnitz / Stollberg
Kauffahrtei 45, 09120 Chemnitz
Date of Publication (online):2017/12/13
Year of first Publication:2017
Date of final exam:2017/12/12
Release Date:2017/12/13
Tag:Motorklopfen; Ottomotor; Simulation; Verbrennung; Wassereinspritzung
combustion; engine-knock; gasoline engine; simulation; waterinjection
Page Number:144 Seiten, 46 Abb., 15 Tab., 45 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Maschinenbau und Kraftfahrzeugtechnik (bis 2018)