Entwicklung neuer Gestaltungskonzepte für die Ventilsteuerung eines 2-Takt-Motors

  • Im Rahmen dieser Arbeit wurden mittels strömungsmechanischer Simulationen Gestaltungsvarianten unterschiedlicher Zylinderköpfe für einen obengesteuerten 2-Takt-Motor entwickelt und untersucht. Hauptziel ist hierbei mittels konstruktiver Ansätze am Zylinderkopf, eine Umkehrspülung im Brennraum zu realisieren und Kurzschlussspülung zu vermeiden. Zu Beginn wurden die verschiedenen Arten der Spülung und der Steuerungsorgane für den Ladungswechsel sowie einige Sonderbauformen von 2-Takt-Motoren vorgestellt. Danach wurde das Ausgangsobjekt ein Versuchsmotor EA211 von Volkswagen inklusive Hauptabmessungen und weiterer wichtiger geometrischer Randbedingungen vorgestellt. Nach einer selbstständigen Einarbeitungsphase in das CFD-Programm Star CCM+ wurden die Randbedingungen und die Solvereinstellungen zur Simulation einer stationären kompressiblen Strömung erarbeitet. Diese wurden im Anschluss durch einen Vergleich anhand einer analytisch gerechneten Lavaldüse validiert. Zuerst wurde der EA211 Zylinderkopf in seiner Originalform in der Phase während der Ventilüberschneidung untersucht. Es zeigte sich, dass eine unzulässig stark ausgeprägte Kurzschlussspülung vorhanden war. Es folgten weitere Simulationen an einem Minimalmodell mit dem Ziel die grundsätzlichen Einflüsse der Parameter Kanalwinkel, Ventilhub, Kanallänge im Sitzringbereich und Massenstrom respektive Drehzahl/Aufladungsgrad zu erfassen. Basierend auf den hieraus erlangten Kenntnissen wurden im Anschluss unterschiedliche Zylinderkopfvarianten in Catia V5 konstruiert und anschließend in Star CCM+ simuliert. Dabei entstanden 3 Vorzugsvarianten: ein Dreiventiler mit einem Einlassventil, ein Vierventiler mit zwei Einlassventilen bei dem die Einlasskanäle aufeinander zu zeigen und ein weiter Vierventiler mit 2 Einlassventilen dessen Einlasskanäle beim

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Metadaten
Author:Tommy Hauptmann
Advisor:Jens MehnertGND, Helmut EichertGND
Document Type:Diploma Thesis
Language:German
Name:Westsächsische Hochschule Zwickau
Dr.-Friedrichs-Ring 2A, 08056 Zwickau
Date of Publication (online):2015/08/13
Year of first Publication:2015
Date of final exam:2015/08/13
Tag:2-Takt-Motor; Ladungswechsel; Strömunganalyse
GND Keyword:Takt; Strömung; Spülen; Motor; Ladungswechsel
Page Number:95 Seiten, 115 Abb., 6 Tab., 11 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Maschinenbau und Kraftfahrzeugtechnik (bis 2018)
Release Date:2015/08/13