Untersuchung des Klopfverhaltens methanbasierter Kraftstoffe

Kern der Arbeit von Sebastian Scharlipp ist die systematische Untersuchung des Klopfverhaltens realer und synthetischer methanbasierter Kraftstoffe gleicher rechnerischer Klopffestigkeit, aber unterschiedlicher Zusammensetzung. Die Ergebnisse zeigen für das untersuchte Aggregat systematische Abweichungen in der Bewertung der realen Klopffestigkeit durch die Methanzahl (MZ) sowie Verbrennungseffekte, die sich vom erwarteten Klopfverhalten deutlich unterscheiden. Erst durch neuartige Auswertekriterien und -algorithmen konnte der Autor die beobachteten Effekte quantitativ und qualitativ bewerten. Der Inhalt Stand der Technik: Methankraftstoffe, reaktionskinetische Grundlagen des Motorklopfens, Klopffestigkeitsbewertung und Klopferkennung Herleitung und Beschreibung des modifizierten Klopferkennungs- und -bewertungsalgorithmus Bewertung der Übertragbarkeit der Methanzahl anhand des tatsächlichen Klopfverhaltens der Kraftstoffe Beschreibung und Interpretation der beobachteten atypischen Klopfphänomene Die Zielgruppen Dozierende und Studierende der Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere im Bereich Motorentechnik Anwenderinnen und Anwender in der Industrie im Bereich Motorenentwicklung Der Autor Sebastian Scharlipp ist als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart für Projekte aus dem Bereich der Thermodynamik und Brennverfahrensentwicklung verantwortlich Vorwort 6 Inhaltsverzeichnis 7 Abbildungsverzeichnis 9 Tabellenverzeichnis 16 Abkürzungsverzeichnis 18 Symbolverzeichnis 20 Zusammenfassung 22 Abstract 24 1 Einleitung 26 2 Stand der Technik 29 2.1 Methankraftstoffe und Marktqualitäten 29 2.2 Methanzahl 31 2.3 Reaktionskinetische Grundlagen des Motorklopfens 33 2.4 Messtechnische Grundlagen 42 2.5 Zylinderdruckbasierte Klopferkennung 45 3 Versuchsvorbereitung 55 3.1 Gasmatrix 55 3.1.1 Realgase 56 3.1.2 Vergleichsgase 57 3.2 Prüfstand 65 4 Versuchsdurchführung 68 4.1 Grundsätzliches Vorgehen 68 4.2 Basisklopfalgorithmus 69 4.3 Erweiterter Klopfalgorithmus 78 5 Versuchsauswertung 84 5.1 Bewertung der Methanzahlgültigkeit innerhalb der Versuchsreihen 84 5.1.1 Binärgasversuche 84 5.1.2 Ternärgasversuche und Inertgasvariation 94 5.1.3 Bestimmung der Motormethanzahlrelation 109 5.1.4 Beurteilung des Klopfverhaltens der untersuchten Gase anhand der MMZ 112 5.2 Untersuchung der schwingungsarmen Klopfausprägung 118 5.2.1 Prozentualer Anteil schwingungsarmer Klopfarbeitsspiele 118 5.2.2 Deutung und Ursachenforschung 126 5.3 Arbeitsspielaufgelöste Untersuchung ausgewählter Klopfkenngrößen 133 5.3.1 Einfluss der unverbrannte Masse bei Klopfbeginns auf die Klopfintensität 133 5.3.2 Einfluss des thermodynamischen Endgaszustandes auf die Klopfausprägung 140 6 Schlussfolgerung und Ausblick 155 Literaturverzeichnis 159 Anhang 166 A1. Zusammensetzung und Daten der Realgase 166 A2. Finale Ergebnisse Klopfauswertung in tabellarischer Form 167 A3. Bestimmung der MMZ-Relation, n = 2000 min / 3000 min 179 Front Matter ....Pages I-XXVI Einleitung (Sebastian Scharlipp)....Pages 1-3 Stand der Technik (Sebastian Scharlipp)....Pages 5-30 Versuchsvorbereitung (Sebastian Scharlipp)....Pages 31-43 Versuchsdurchführung (Sebastian Scharlipp)....Pages 45-60 Versuchsauswertung (Sebastian Scharlipp)....Pages 61-131 Schlussfolgerung und Ausblick (Sebastian Scharlipp)....Pages 133-136 Back Matter ....Pages 137-161