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K. Oberhumer:
"Einfluss der Kolbengeometrie auf die Zylinderinnenströmung am Beispiel eines Ottomotors mit homogener Direkteinspritzung";
Supervisor: B. Geringer, T. Lauer; E 315 Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau, 2006.

The gasoline engine with direct fuel injection is particularly suitable to fulfin the chanenging emission standards in future, whereas one of the main tasks of the engine development is to decrease the fuel consumption at part load operation. By dethrottling of the gas exchange concepts with a high charge dilution result in a better fuel economy potential. A reduction of fuel consumption can only be achieved if the disadvantages of charge dilution, like the increased combustion duration or the higher cycle-by-cycle combustion variation, are minimized by a systematical enhancement. of charge motion and especiany of turbulence.
In the context of an industry project in this thesis a model of a gasoline engine for a three-dimensional flow simulation had been built. Afterwards the in-cylinder flow at one part load operating point. was simulated. The main target of the simulations was to investigate the influence of two different piston geometries on the in-cylinder flow. In detail the differences of the flow during intake stroke and compression stroke as wen as the effect on the ignition conditions were analyzed by means of dimensionless parameters. The result. of the work is that at. the computed engine operating point the two different piston shapes just show inconsiderable alternations of the in- cylinder flow and the ignition conditions at the spark plug.
Therefore for the testing on the engine test bed an essential variation of the engine operation was not. expected. The conclusion of the ahead flow simulation was explicitly confirmed afterwards by the experiment from the engine test bed. Additionany there is to note, that with a two-phase simulation it. would be possible to compute the injection and mixture formation. The outcome of this would ;be an improved evaluation of the ignition conditions.

Der Ottomotor mit direkter Kraftstoffeinspritzung eignet sich sehr gut zur Erfüllung der anspruchsvollen Abgasrichtlinien der kommenden Jahre, wobei ein wesentliches Entwicklungsziel die Erzielung eines geringen Teillastverbrauchs darstellt. Durch eine Entdrosselung des Ladungswechsels ergeben Konzepte mit einer hohen Ladungs- verdünnung ein gutes Verbrauchspotenzial. Eine Kraftstoffeinsparung kann aber nur erlangt werden, wenn die Nachteile der Ladungsverdünnung, wie etwa die verlängerte Brenndauer oder die starke Streuung einzelner Verbrennungszyklen, durch eine gezielte Anhebung der Ladungsbewegung, speziell der Turbulenz, minimiert werden.
Im Rahmen eines Industrieprojektes wurde in dieser Diplomarbeit ein Modell eines Ottomotors für eine dreidimensionale Strömungssimulation erstellt. Anschließend wurde die Zylinderinnenströmung für einen Betriebspunkt im Teillastbereich simuliert. Das Hauptziel der Simulationen war, die Auswirkungen von zwei verschiedenen Kolbengeometrien auf die Zylinderinnenströmung zu untersuchen. Im Detail wurden Strömungsunterschiede anhand dimensionsloser Kennzahlen während des Ansaug- und Kompressionstaktes sowie deren Einfluss auf die Entflammungs- bedingungen zum Zündzeitpunkt analysiert. Das Ergebnis der Arbeit ist, dass die zwei verschiedenen Kolbengeometrien für den berechneten Teillastpunkt nur unwesentliche Veränderungen der Zylinderinnenströmung und der Entflam- mungsbedingungen an der Zündkerze ergeben.
Daher war für die Messungen am Motorprüfstand keine wesentliche Änderung des Motorbetriebs zu erwarten. Das Ergebnis der Vorausberechnung wurde im Nachhinein durch den Versuch am Motorprüfstand explizit bestätigt. Ausblickend ist anzumerken, dass mit Hilfe einer Zweiphasen-Simulation die Einspritzung und Gemischbildung berechnet werden könnte. Daraus resultierend wäre eine bessere Bewertung der Zündbedingungen möglich.