Optimierung des Kaltstarts von DI Ottomotoren mittels Simulation und Versuch

Optimisation of cold start on petrol engines by using simulation and test

  • Die Sicherstellung des Kaltstarts von Ottomotoren mit Direkteinspritzung unter Ver-wendung von E85 ist aufgrund der Eigenschaften des Kraftstoffes im Vergleich zum herkömmlich verwendeten Benzin kritischer und somit hinsichtlich der Applikation anspruchsvoller. Das Ziel dieser Diplomarbeit war es, die optimalen Startparameter für einen ausgewählten Motor unter bestimmten Randbedingungen zu ermitteln. Dafür wurde ein Simulationstool, welches die Zylinderfüllung und die Verdampfung im Startvorgang berechnet, in Betrieb genommen und hinsichtlich der Beschreibung der Verdampfung und Gemischbildung weiterentwickelt. Anschließend wurden Kaltstartversuche zur Bewertung der Simulationsergebnisse durchgeführt, wobei diese Ergebnisse nur geringe Abweichungen zur Berechnung aufwiesen. Mit der Einarbeitung eines neuen Modellansatzes für die Gemischbildung sowie dem erneuten Abgleich mit realen Versuchen lassen sich die optimalen Parameter für einen akzeptablen Start für unterschiedliche Temperaturen noch genauer vorausberechnen. Zur Veranschaulichung der innermotorischen Prozesse wurde ein auf Excel basierendes Geometriemodell weiterentwickelt. Mit der überarbeiteten Version können eventuelle Kollisionen des Kraftstoffes mit Bauteilen sowie grundlegende Vorgänge im Brennraum optimal dargestellt werden.
  • The securing of cold start on petrol engines with direct injection by using E85 is more critical due to its fuel properties in comparison to commonly used petrol fuel. For this reason the demand in regards to any application is increasing. The objective of this diploma thesis was to determine the ideal starting parameters for a selected engine under certain boundary conditions. Hence a simulation tool was evolved which calculated the cylinder charging and evaporation during start activity. In addition this tool was launched and developed further with regards to the description of evaporation and fuel-mixture generation. Afterwards cold start tests have been carried out to evaluate the results of the simulation in which the deviation of the results coming from calculation was only very minor. With the adjustment of a new approach for modelling the fuel-mixture generation as well as the renewed matching with the conducted physical trials the possibility to predict the ideal parameters for an acceptable engine start under varying temperatures is given more accurate. For visualisation of engine internal processes a geometry model based on Excel was advanced. Using this revised release a potential collision of fuel with components together with fundamental proceedings in the combustion chamber can be demonstrated precisely.

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Metadaten
Author:André Zboralski
Advisor:Steffen ZwahrGND, Helmut EichertGND, Stephan Liebsch
Document Type:Diploma Thesis
Language:German
Name:IAV GmbH
Kauffahrtei 45, 09120 Chemnitz
Date of Publication (online):2010/12/03
Year of first Publication:2010
Date of final exam:2010/11/28
Tag:E85; Ethanol; Kaltstart; Simulation
E85; cold start; ethanol; simulation
Page Number:82 Seiten, 61 Abb., 3 Tab., 33 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Maschinenbau und Kraftfahrzeugtechnik (bis 2018)
Release Date:2010/12/03