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M. Obermüller:
"Variation der Ventilsteuerzeiten zur Ladungswechselverbesserung an einem Einzylinder-Kompressormotor mittels Prozessrechnung";
Supervisor: B. Geringer, N. Pizzirani; E315 Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik, 2010; final examination: 2010-04-21.

Diese Diplomarbeit behandelt Variationen der Ventilsteuerzeiten zur Ladungswechselverbesserung an einem Einzylinder-Kompressormotor mittels Prozessrechnung. Im Zuge dessen wurden die Steuerzeiten eines anfänglichen Saugmotors, der nachträglich durch einen Kompressor aufgeladen wurde, durch Simulation des Versuchsträgers optimiert. Zu diesem Zweck wurde ein bereits vorhandenes Simulationsmodell aus einer vorangegangenen Diplomarbeit verwendet. Die Optimierung wurde mit Hilfe des eindimensionalen Motorprozessrechnungsprogramms Boost der Firma AVL durchgeführt.
Dieses bereits vorhandene Simulationsmodell wurde ursprünglich jedoch ohne ausreichende Referenzmessungen aus einem Drehzahlpunkt, von welchem Messungen vorlagen, für den ganzen Drehzahlbereich extrapoliert. Aufgrund dieser Tatsache sind die aus diesem Simulationsmodell erhaltenen Ergebnisse nur grobe Abschätzungen der realen Umstände.
Daher wurden in einem ersten Schritt dieser Arbeit einige Messungen auf einem Motorprüfstand durchgeführt.
Als nächstes wurde das Simulationsmodell an die aus den Prüfstandsmessungen erhaltenen Ergebnisse angepasst. Dabei wurden die Messergebnisse auf Plausibilität überprüft und einige Parameter wie Brennverlauf und Kühlerwirkungsgrad aus diesen bestimmt.
Im Hauptteil dieser Arbeit wurde der Ladungswechsel durch Betrachtung und Variation der Ventilsteuerzeiten optimiert. Dabei wurde auf größtmögliche Steigerung des Liefergrades bei
gleichzeitig möglichst geringem Treibstoffverbrauch geachtet. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde der Gasdynamik der vor- und rücklaufenden Druckwellen in der Sauganlage besondere Beachtung
geschenkt. Aufgrund der Tatsache, dass der Motor im Nachhinein durch einen Kompressor aufgeladen wird und die Ventilsteuerzeiten ursprünglich für den Saugbetrieb ausgelegt wurden,
konnten über dem ganzen Drehzahlbereich deutliche Verbesserungen bezüglich Liefergrad und spezifischem Verbrauch erzielt werden. Diese Verbesserungen ergaben sich groÿteils aus einer Verringerung der Ventilüberschneidung sowie eines in Richtung "früh" verschobenen Einlassschluss.
Am Rande wurde auch der Einlassschluss der Durchflussbeiwerte der Ein- und Auslasskanäle auf den Liefergrad beleuchtet.
Als letzter Schritt wurde eine kombinierte Betrachtung der Ventilsteuerzeiten und der Saugrohrgeometrie durchgeführt. Eine Erhöhung des Liefergrades über den gesamten Drehzahlbereich
durch eine Verlängerung des Saugrohres und eine gleichzeitige Verschiebung des Einlassschlusses in Richtung "spät" schlug allerdings fehl. Durch den bereits stark gestiegenen Zylinderdruck
zum Zeitpunkt des in Richtung "spät" verschobenen Einlassschlusses konnte ein Rückströmen von Frischladungsmasse in den Ansaugtrakt am Ende der Einlassphase nicht verhindert werden.
Durch eine genauere Betrachtung des Saugrohrdrucks und einer kombinierten Variation von Saugrohrlänge und Einlassschluss konnte aber doch eine Liefergradsteigerung über den gesamten Drehzahlbereich erreicht werden. Durch ein verändertes Saugrohr ergab sich ein günstigerer Druckverlauf der vorlaufenden Welle in der Sauganlage, dadurch konnte der einströmende Massenstrom
erhöht werden. Durch ein erneutes Anpassen des Einlassschlusses ist es so gelungen, den Liefergrad über den gesamten Drehzahlbereich zu steigern.