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Die Drallströmung in Dieselmotoren hat wesentlichen Einfluss auf die Gemischbildung und Verbrennung. Durch Variation der Strömung können diese beiden Vorgänge beeinflusst werden. Der große Last- und Drehzahlbereich bei PKW-Motoren verlangt einen weiteren Bereich in dem der Drall variiert werden kann. Aus diesem Grunde beschäftigt sich diese Diplomarbeit mit elementaren Untersuchungen von Einlasskanalkonzepten in Hinblick auf eine höchstmögliche Drallvariabilität. Dazu wurden potentielle und repräsentative Einlasskanalkonzepte ausgewählt. Weiterhin erfolgte die Entwicklung neuer Kanalkonzepte bezüglich der Aufgabenstellung. Mit Hilfe der Tippelmann- Messtechnik entstand eine erste Bewertung. Ausgehend von den Ergebnissen der Voruntersuchungen wurden drei geeignete Konzepte mittels Doppler Global Velocimetry (DGV) umfassend bewertet. Außerdem wurde eine Charakterisierung verschiedener Drallschalteinrichtungen vorgenommen. Das Resultat ist eine Empfehlung für die Gestaltung eines Einlasskonzeptes mit hoher Drallvariabilität.
Um den stochastischen Vorgang des Klopfens erfassen zu können, ist die Anwendung statistischer Verfahren zur Quantifizierung der Klopfstärke zwingend erforderlich. Die Ermittlung signifikanter Ergebnisse hängt dabei vom jeweilig angewendeten Quantifizierungsverfahren und deren Kenngröße ab. Mit dieser Arbeit wird ein geeignetes Verfahren zur Quantifizierung der Klopfstärke ermittelt. Des weiteren werden vorhandene als auch alternative Kriterien des Verfahrens hinsichtlich ihrer Eignung zur Grenzwertbeschreibung der Klopfstärke untersucht.
In der vorliegenden Arbeit soll der Einfluss der Ladungsbewegung auf die Verbrennung bewertet werden. Um diese Vorgabe umzusetzen, wird zunächst der Einfluss der Ladungsbewegung auf die Strömung analysiert. Dazu erfolgt die Auswertung einer 3D- Strömungssimulation, die parallel zu dieser Arbeit durchgeführt wurde. Anschließend wird der Einfluss der Ladungsbewegung auf die Verbrennung näher beleuchtet. Dies erfolgt mit Hilfe einer thermodynamischen Auswertung von Messungen am Vollmotor. Dabei ist der Vollmotor baugleich zu dem Motormodell, bei welchem die Strömungssimulation durchgeführt wurde. Schließlich wird der Zusammenhang von den vorangegangenen Untersuchungen zum Einfluss der Ladungsbewegung auf die Verbrennung erörtert.
Aufgrund der umfangreichen Forderungen des Gesetzgebers hinsichtlich der technischen Sicherheit von PKW Kraftfahrzeuganhängern und deren Bauteilen, haben die sich hieraus ergebenden Prüf- und Genehmigungsverfahren große Bedeutung für Prüforganisationen. Die vergleichsweise bescheidene Technik bietet Spielraum für engagierte Selbstbauer, deren Anzahl stetig zunimmt. Solche Auf- und Umbauten entsprechen oftmals nicht den gesetzlichen Bestimmungen, und müssen deshalb von einem amtlich anerkannten Sachverständigen geprüft werden. In dieser Diplomarbeit geht der Verfasser auf detaillierte Probleme der Entstehung und Durchführung eines Abnahmealgorithmus für geschweißte Rahmenstrukturen und Verbindungseinrichtung im PKW-Anhängerbau ein. Dabei wird sich speziell mit der geschweißten Verbindung von Zugeinrichtung und Anhängerrahmen beschäftigt. Es werden gebräuchliche Varianten untersucht und mit getrennten Verfahren bewertet.
Die vorliegende Arbeit umfasst die 3D-CFD-Strömungsberechnung der dieselmotorischen Verbrennung mithilfe des Programmpaketes STAR- CD. Diesbezüglich werden Verbrennungsmodelle untersucht, die im Hinblick auf ingenieurtechnische Aspekte geeignet sind, um als Werkzeug in der Serienentwicklung eingesetzt zu werden. In dieser Hinsicht widmet sich die Arbeit dem Problem des Abgleichens der Verbrennungsmodelle mit Messdaten. Dementsprechend werden die Modellparameter der Verbrennungsmodelle untersucht, die für diesen Abgleich zweckdienlich sind. Anhand der Ergebnisse, deren Grundlage auf zwei praxisnahen Betriebspunkten basiert, werden Beurteilungen über die Möglichkeiten der gezielten Einflussnahme in Hinsicht auf die dieselmotorischen Teilprozesse getroffen. Unter Nutzung der Erkenntnisse aus den Parameteruntersuchungen werden die Verbrennungsmodelle mit den Messdaten abgeglichen. Abschließend wird ein Vorzugsmodell ermittelt, das aus ingenieurtechnischem Blickpunkt und dem Ergebnis des Abgleichens überzeugt.
Die Aufgabenstellung der vorliegenden Arbeit beruht auf der Untersuchung des Zusammenhanges stationärer und transienter Strömungsfelder im Verbrennungsmotor mit Hilfe dreidimensionaler Strömungsberechnung. Beginnend mit dem theoretischen Grundlagen der Strömungssimulation und der Beschreibung des variablen Leitsystem zur Generierung der Tumbleströmungen erfolgt die schrittweise Einführung in die gestellte Problematik. Der Überblick und eine Vorauswahl allgemeiner Kennzahlen bilden dann den Übergang zur Analyse der jeweiligen Strömungsfelder und gleichzeitig die Basis für die Auswertung der unterschiedlichen Strömungsverhältnisse. Dementsprechend folgt die Betrachtung der stationären Strömungsfelder. Sie beinhaltet die Aufstellung der Variantenmatrix, die Vorgehensweise zur Erstellung der Rechennetze und die Annahme der Randbedingungen zur Durchführung der Berechnungen. Die Untersuchung der transienten Strömungsverhältnisse erfolgt unter den gleichen Aspekten, wobei der Zündzeitpunkt mit einbezogen wird. Die Auswertung umfasst eine Visualisierung der Strömungsfelder durch festgelegte Ebenen und Volumen sowie die Darstellung mittels aussagekräftiger Kennzahlen. Ausgewählte Ladungsbewegungskennzahlen werden dann einem Vergleich unterzogen, um systematisch abgeleitete Zusammenhänge aufzuzeigen. Die Arbeit wird schließlich mit der Bewertung vorhandener Brennverläufe aus der Prozessanalyse abgeschlossen. Sie dienen zur Gewinnung an Erkenntnissen über den Einfluss der Ladungsbewegungsintensität zum Zündzeitpunkt auf die innermotorische Verbrennung.
