Experimentelle und numerische Untersuchung der Verbrennung eines mittelschnelllaufenden 4-Takt Dieselmotors / Fridolin Unfug.

Format:

Book

Author/Creator:

Unfug, Fridolin, author.

Series:

Forschungsberichte aus dem Institut für Kolbenmaschinen, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Language:

German

Subjects (All):

Diesel motor.

Combustion.

Physical Description:

1 online resource (xi, 153 pages).

Edition:

1st ed.

Place of Publication:

Berlin : Logos Verlag, 2013.

Summary:

Long description: Großdieselmotoren sind aufgrund der Effizienz, der Langlebigkeit und der geringen Betriebskosten die dominierenden Antriebe für Schiffe. Trotz bereits hoher Gesamtwirkungsgrade ist es weiterhin das Ziel, diese weiter zu erhöhen. Durch die Einführung der IMO Tier III Abgasnorm ab 2016 liegt der Fokus der Brennverfahrensentwicklung jedoch momentan verstärkt auf der Abgasemissionsreduzierung. Insbesondere die Senkung der Stickoxidemissionen stellt die Großmotorenentwicklung vor eine Herausforderung, da diese im Zielkonflikt mit der Senkung des Kraftstoffverbrauchs steht. Die Emissionsbildung während der dieselmotorischen Verbrennung ist stark von lokalen Bedingungen im Brennraum abhängig. Bisher wurden die im Inneren ablaufenden Prozesse hauptsächlich durch thermodynamische Untersuchungen anhand des indizierten Zylinderdrucks und durch die Messung der Emissionen im Abgas analysiert. Damit ist es jedoch kaum möglich, auf lokale Brennraumzustände zu schließen. Im Bereich der PKW- und NFZ-Motoren haben sich deshalb laseroptische Messverfahren etabliert. Damit lassen sich Teilprozesse wie Einspritzung, Gemischbildung, Zündung, Verbrennung und Emissionsbildung untersuchen. Die Kenntnis dieser Abläufe ermöglicht eine gezielte Beeinflussung der Verbrennung, je nach Anforderungen an das Brennverfahren. Für mittelschnelllaufende Dieselmotoren wurden bisher kaum Messungen dieser Art durchgeführt, weshalb die Abläufe im Brennraum weitgehend unbekannt sind. In dieser Arbeit wurden Untersuchungen der Zylinderinnenströmung, der Kraftstoffeinspritzung, der Gemischbildung / Zündung und der Verbrennung / Emissionsbildung durchgeführt. Neben den klassischen Entwicklungswerkzeugen wie der Zylinderdruckindizierung und der Abgasemissionsmessung kamen laseroptische Messtechniken und ein 3D-CFD-Modell zum Einsatz. Durch deren Kombination konnte ein umfassendes Bild der Verbrennung in mittelschnelllaufenden Dieselmotoren gewonnen werden.

Contents:

Intro

1 Einleitung

2 Stand der Technik

2.1 Grundlagen der dieselmotorischen Verbrennung

2.1.1 Strahlzerfall

2.1.2 Verdampfung

2.1.3 Selbstzündung

2.1.4 Verbrennung

2.1.5 Schadstoffbildung

2.2 Einflussgrößen auf die dieselmotorische Verbrennung

2.2.1 Einspritzdüse

2.2.2 Einspritzdruck

2.2.3 Drallströmung

2.2.4 Ladedruck

3 Kenntnisstand mittelschnelllaufender Dieselmotoren

3.1 Thermodynamische Untersuchungen

3.1.1 Einspritzdrucksteigerung

3.1.2 Einsatz externer Abgasrückführung

3.1.3 Möglichkeiten des Miller-Zyklus

3.1.4 Notwendigkeit der zweistufigen Aufladung

3.2 Optische Untersuchungen in einer Druckkammer

3.3 Optische Untersuchungen am optisch zugänglichen Motor

4 Analysemethoden

4.1 Particle-Image-Velocimetry

4.2 Mie-Streulichtmesstechnik

4.3 Flammenvisualisierung

4.4 Zwei-Farben-Methode

4.5 CFD-Simulation

5 Versuchsaufbau

5.1 32/44CR Einzylindermotor

5.1.1 Motorkomponenten

5.1.2 Adaption der optischen Messtechnik

5.2 Blasprüfstand

5.2.1 Blasprüfstand zur Ermittlung der Drallzahl

5.2.2 Blasprüfstand für PIV-Messungen

6 Ergebnisse

6.1 Zylinderinnenströmung

6.1.1 Drallzahlbestimmung mittels Flügelradmessmethode

6.1.2 Luftbewegung ohne Zylinderkopfmodifikation und Vollhub

6.1.3 Luftbewegung mit Drallblende und Vollhub

6.1.4 Luftbewegung mit Drallblende und Teilhub

6.2 Kraftstoffeinspritzung

6.2.1 Datenaufbereitung

6.2.2 Eindringtiefe der Kraftstoffflüssigphase während der Verbrennung

6.2.3 Einflussgrößen

6.2.4 Vergleich mit Ergebnissen der CFD-Simulation

6.2.5 Vergleich mit Penetrations-Modellen

6.3 Gemischbildung / Zündung

6.3.1 Detaillierte Betrachtung

6.3.2 Einflussgrößen

6.4 Verbrennung / Schadstoffbildung

6.4.1 Analyse von Einzelzyklen

6.4.2 Einflussgrößen.

6.4.3 Flamme / Kolben Interaktion

7 Zusammenfassung.

Notes:

Description based on print version record.

PublicationDate: 20131230

ISBN:

3-8325-9975-4

OCLC:

1021808002