Berechnung und konstruktiver Entwurf eines Einspritzsystems mit Hochdruckmodulation nach dem Druckstoßverfahren für einen Einzylinder-Viertakt-Dieselmotor.

Computation and constructive design of a injection system with high pressure modulation using the water-hammer effect for a 1-cylinder-4-stroke-diesel-engine.

  • Durch die Verwendung der CFD-Simulation in einer frühen Phase des Produktentstehungsprozesses können die Entwicklungskosten drastisch gesenkt werden, da unter Zuhilfenahme der numerischen Simulation Tendenzen und Potentiale eines technischen Erzeugnisses aufgezeigt werden können. Hierbei ist der generierte Detaillierungsgrad der Ergebnisse höher als bei körperlichen Versuchen an Prototypen, da die in der Praxis verwendeten CFD-Codes an jeder diskretisierten Stelle des Modells nahezu alle Zustandsgrößen ausgeben können. Dies entspräche im Versuch einem nicht handhabbaren Umfang an Sensoren und zugehöriger Messtechnik. In der vorliegenden Arbeit wurde die CFD-Simulation, durch die Verwendung des Programm-Codes AMESim, bereits in der Entwurfsphase der Konstruktion einer Druckstoßeinspritzanlage eingesetzt. Die notwendige Kalibrierung des Modells wurde durch eine Ähnlichkeitsuntersuchung anhand eines Referenzmodells ersetzt, da die zur Kalibrierung notwendigen Messergebnisse während der Erstellung dieser Arbeit noch nicht vorlagen. Über den Vergleich der Systemcharakteristika zwischen Referenzmodell und zu erstellendem Modell wird nachgewiesen, dass die gewonnenen Ergebnisse qualitative Rückschlüsse auf das Systemverhalten zulassen. Bei der Aufstellung des Modells wurde berücksichtigt, dass das Modell durch den Auftraggeber anwendbar ist. In diesem Zusammenhang erfolgte im Modell eine Bündelung der entscheidenden Ein- und Ausgabegrößen, so dass diese zentral verwaltet werden können. Die Ergebnisse aus der sich anschließenden Untersuchung des Systemverhaltens des Modells dienen als Ausgangspunkt für die Optimierung, Dimensionierung und anschließende konstruktive Umsetzung ausgewählte Baugruppen der Einspritzanlage.
  • Using the CFD-Simulation at an early stage of the product development process, can lead to a high reduction of development costs, because with the help of the simulation, tendencies and potentials of a technical product can be shown and untimely converted. The generated results are more detailed then the results delivered by dynamometer try, because of the higher possible measurements due to the opportunities of the CFD-Code, that nearly every state variable can be figured out at every discretized point of the model. With a dynamometer try this would correspond to the usage of a countless number of measuring points and sensors. In the present paper the CFD-Simulation was already used at the design phase of the development of a DI-System using high pressure modulation, through the usage of the 1-D-CFD-Code AMESim. The necessary calibration of the model was replaced by a similarity investigation to a reference-model, due to the not available calibration data at the emergence of this paper. With the comparison of the system characteristics from reference-model and the model, which was built in this paper, it is shown, that the results in this paper are qualitatively correct. At the setting of the model it was considered, that this model is to be used by the customer. Due to this, the critical input and output parameters are centrally managed to provide a high transparency to the user. The results of the subsequent investigations concerning the system characteristics are basis for the optimization, dimensioning and constructive implementation of selected assemblies of the injection system.

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Metadaten
Author:Michael Göldner
Advisor:Cornel StanGND
Document Type:Master's Thesis
Language:German
Name:Forschungs- und Transferzentrum an der Westsächsischen Hochschule e.V.
Postfach 201037, 08012 Zwickau
Date of Publication (online):2010/05/04
Year of first Publication:2010
Publishing Institution:Westsächsische Hochschule Zwickau
Date of final exam:2010/05/04
Tag:Druckstoß; Einspritzsystem
GND Keyword:Einspritzung; Numerische Strömungssimulation
Page Number:103 Seiten, 39 Abb., 25 Tab., 26 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Maschinenbau und Kraftfahrzeugtechnik (bis 2018)
Release Date:2010/05/04