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B. Geringer, P. Hofmann, T. Lauer, U. Grebe, R. Buhr, O. Scharrer:
"Bewertung turbulenzsteigernder Maßnahmen mit Hilfe der CFD- Rechnung am Beispiel eines Ottomotors mit Kanaleinspritzung";
Talk: Motorprozesssimulation und Aufladung, Akademie der Wissenschaften, Berlin (invited); 2005-06-30 - 2005-07-01; in: "Motorprozesssimulation und Aufladung", H. Pucher, J. Krahstedt, U. Brill (ed.); Expert, Haus der Technik Fachbuch 54 (2005), ISBN: 3-8169-2503-0; 264 - 285.

An essential target in today's gasoline engine development is the optimization of the fuel consumption at part load operation. An important measure is to improve the tolerance of lean mixtures and/or residual gas and thus enabling an unthrottling of the gas exchange. However, increased burning duration and ignition delay as well as a high variation of the combustion cycles worsen the combustion efficiency and comfort.
The increased turbulence of the in-cylinder fiow is a possible remedy. A high turbulence accelerates and stabilizes the combustion and thus compensates the negative influence ot a lean mixture. The efficient identitication ot the residual gas concentration and the turbulent parameters can only be achieved with simulations of the engine process and fluid flow.
The numerical evaluation ot turbulence increasing measures is demonstrated at a gasoline engine with port tuel injection and twin-port intake system. There were investigations on the influence of modified intake port geometry, a variation ot the valve timing and the deactivation of an intake port. The interpretation of the residual gas tolerance with the global flow patterns swirl and tumble and the turbulent kinetic energy resulting from the decay ot these patterns showed the turbulence's positive impact on the combustion. The concept ot internal exhaust gas recirculation by late exhaust valve closing was tavourable in terms ot mixture temperature und turbulence level and therefore showed a high residual gas tolerance.
The effort ot finding a quantitative correlation between turbulence and residual gas tolerance confirmed in general the observations from the engine test bed. However, significantly different boundary conditions and the extinction of the flame according to overswirl must also be taken into consideration.

Wesentliches Entwicklungsziel für heutige Ottomotoren ist die Optimierung des Kraftstoffverbrauchs im Teillastbetrieb. Eine Steigerung der Abmagerungsfähigkeit bzw. der Restgasverträglichkeit verbunden mit einer Entdrosselung des Ladungswechsels zählen zu den wichtigsten Maßnahmen. Verlängerte Brenndauer und Zündverzug sowie eine starke Streuung der einzelnen Verbrennungszyklen wirken sich jedoch nachteilig auf Verbrennungswirkungsgrad und Komfort aus.
Abhilfe schafft die Anhebung der Turbulenz der Zylinderinnenströmung. Ein erhöhtes Maß an Turbulenz beschleunigt und stabilisiert die Verbrennung, so dass die negativen Einflüsse der Ladungsverdünnung kompensiert werden können. Die Bestimmung der Restgasrate und der turbulenten Kenngrößen ist mit vertretbarem Aufwand nur mit Hilfe der Prozess- und Strömungssimulation möglich.
Am Beispiel eines Ottomotors mit Kanaleinspritzung und Twin-Port-Saugsystem wird die rechnerische Bewertung turbulenzsteigernder Maßnahmen vorgestellt. unter- sucht wurde der Einfluss einer geänderten Geometrie des Saugkanals, einer Variation der Steuerzeiten sowie der Abschaltung eines Saugkanals. Die Interpretation der Restgasverträglichkeit mit Hilfe makroskopischer Strömungsstrukturen wie Drall und Tumble, sowie der aus deren Zerfall resultierenden turbulenten kinetischen Energie ließ den positiven Einfluss von Ladungsbewegung und Turbulenz auf die Verbrennung erkennen. Als günstig erwies sich das Konzept der internen Abgasrückführung durch spätes Schließen der Auslassventile. Gemischtemperatur und Turbulenz wirken sich dabei positivauf die Restgastoleranz aus.
Der Versuch einen quantitativen Zusammenhang zwischen Restgasverträglichkeit und Turbulenz herzustellen zeigte, dass die Beobachtungen vom Motorenprüfstand tendenziell richtig wiedergegeben werden. Stark unterschiedliche Randbedingungen und die Möglichkeit des Ausblasens der Flamme durch Overswirl sind jedoch zusätzlich in Betracht zu ziehen.

http://aleph.ub.tuwien.ac.at/F?base=tuw01&func=find-c&ccl_term=AC05936676