Erarbeitung eines thermodynamisch basierten Modellierungsverfahrens für den Otto-DI Verbrennungsprozeß

Zürich: Laboratory of Aerothermochemistry and combustionsystems LAV Institute of Energy Technology, IET ETH Zentrum, 2004. — 123 p. Zusammenfassung Im Rahmendes FVV Forschungsvorhabens Erarbeitung eines thermodynamisch basierten Modellierungsverfahrens für den Otto-DI-Verbrennungsprozess ist amLaboratoriumfür Aerothermochemie und VerbrennungssystemeLAV der ETH Zürich das umfangreicheModellCodino zur Beschreibungvon Einspritzung,Gemischbildung, Verbrennung und Stickoxidentstehung in einem direkteingespritzten Ottomotor entwickelt worden. Codino(Combustion of Otto-DI with NO formation) wurde auf einer PC Plattform komplett neu entworfen und erlaubt die Berechnung des Hochdruckprozesses inder Grössenordnung von wenigen Sekunden Zahlreiche Experimente und dreidimensionale Simulationen dienten hierbeials Grundlagezur Erarbeitung eines Grundverständnissesder Gemischbildungs- und Verbrennungsvorgänge im Brennraum. Physikalische ähnliche Vorgänge in wand- und luftgeführten Brennverfahrenlassen diefür den Anwendungsfall des strahlgeführtenBrennverfahrens entwickelten Ansätze für Gemischbildung und Verbrennung übertragbar erscheinen im experimentellen Bereich wurdeder Motorenprüfstandinklusive Einzylinder-Forschungsmotor mit Benzindirekteinspritzung (M111-Ableitung) aufgebaut undin Betrieb genommen. Es urdenzahlreiche, speziell auf die Fragestellung angepasste Messmethoden zur zielgerichteten Untersuchung der physikalisch-chemischenVorgänge während der Einspritzung und Verbrennungim Aggregat entwickelt. Mit diesem Messtechnikpool konntenweitreichende Erkenntnisse über das Brennverfahrenunddie Haupteinflussparameter aufdie geschichtete Verbrennung erarbeitet werden Überblick über die experimentelle arbeit Prüfstandsbeschreibung Versuchsträger Prüfstandseinrichtung Betriebspunkte Verwendete messtechnik Überblick Einbau der messtechnik in den zylinderkopf Beschreibung der angewendeten messmethoden Endoskopie Ionenstromsonden Dioden/Spektrographie Zweifarbenmethode Russuntersuchungen im Abgasstrang Lichtleiterzündkerze Sprayausbreitung Herkömmliche Messmethoden und Indizierauswertung Schichtungsbetrieb vs. Homogenbetrieb Spezifischer kraftstoffverbrauch bi und laufruhe σpmi Wärmeentwicklung Flammenleuchten mit hilfe der spektrographie und der Diodenmesstechnik Endoskopie Flammausbreitung mit hilfe der ionenstromsonden Russuntersuchungen Höhe der Russemissionen anhand des KL-Faktors Zusammenhang zwischen den KL-Rohemissionen und dem Count Median Diameter (CMD) sowie dem organischen und elementaren Kohlenstoffgehalt und der totalen Partikelkonzentration Temperatur- und Luft-Kraftstoff-Verhältnisbestimmung mit Hilfe der Zweifarbenmethode NOx Zusammenhang der Globalen Verbrennung Anhand der Wärmeentwicklung Mit Lokalen Grössen Anhand von Lichtemissionen und Ionenstromsondenmessungen Lichtwellenleitertechnik onenstromsonden Variation verschiedener motorischer parameter im schichtungsbetrieb ariation zündzeitpunkt Drallvariation Einspritzdruckvariation Variation des zündzeitpunkts bei konstantem abstand zum einspritzbeginn Drehzahlvariation Agr-variation Zusammenfassung Literaturverzeichnis