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M. Damböck:
"Innovative Zündsysteme: Untersuchungen am Einzylinder-Forschungsmotor";
Supervisor: B. Geringer, J. Graf; E315 Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik, 2011; final examination: 2011-07-26.

Der Ottomotor weist im Vergleich zum Dieselmotor die weitaus größeren Verbesserungspotenziale auf. Die Forderung nach der Senkung des Kraftstoffverbrauchs und damit der Reduzierung der CO2-Emissionen zwingt die Automobilindustrie, neue Motorenkonzepte
mit höheren Wirkungsgraden vor allem in der Teillast zu entwickeln.
Ein Ansatz, um die Effizienz der Ottomotoren zu erhöhen, ist das so genannte Downsizing.
Dabei wird bei verkleinertem Hubvolumen die Leistung konstant gehalten und damit die Betriebspunkte in Richtung höherer Mitteldrücke verschoben. Durch die hohen Lasten kommt es vermehrt zu einer klopfenden Verbrennung. Um dem entgegen zu wirken und den Downsizing-Grad weiter erhöhen zu können, ist es notwendig, klopffestere Kraftstoffe wie z. B. Bioethanol einzusetzen.
Eine weitere Möglichkeit zur Wirkungsgradsteigerung ist das Entdrosseln des Motors durch Ladungsverdünnung (Abmagerung oder Abgasrückführung). Großes Potenzial liegt dabei im Einsatz der Direkteinspritzung mit geschichtetem Betrieb.
Um die stark verdünnten Ladungen bzw. die großen Gemischmassen bei den Hochlastkonzepten innerhalb kürzester Zeit umzusetzen, müssen im Brennraum gezielt gesteuerte, intensive und hochturbulente Strömungen vorliegen.
Durch diese Maßnahmen zur Steigerung des Wirkungsgrades des Ottomotors ergeben sich sehr hohe Anforderungen an das Zündsystem, wie eine lange Funkenbrenndauer und eine hohe Funkenenergie bei hohen Durchschlagsspannungen.
Da die herkömmlichen Zündsysteme diese Anforderungen nicht erfüllen können, müssen Alternativen gefunden werden.
Ziel dieser Arbeit ist es, mittels optischer Aufnahmen, elektrischen Vermessungen und Entflammungsuntersuchungen an einem Einzylinder-Forschungsmotor, aus sechs Funkenzündsystemen und einem Corona-Zündsystem die für den Einsatz in modernen hochaufgeladenen Ottomotoren am besten geeigneten Systeme herauszufiltern.
Dazu werden bei den elektrischen Messungen die Energieaufnahme an der Primärseite und der Spannungsverlauf an der Zündkerze aufgenommen. Aus diesen Untersuchungen werden der Energieinhalt des Zündfunkens und die Funkenbrenndauer ermittelt, wodurch man Rückschlüsse hinsichtlich Eignung der Zündsysteme für den Betrieb bei
hoher Ladungsverdünnung bzw. bei hohen Lasten ziehen kann.
Mittels der optischen Aufnahmen werden die Strömung im Brennraum und damit die Auslenkung des Zündfunkens und der Verlauf der Flammenfront aufgezeigt.
Zur Ermittlung des Potenzials der Zündsysteme hinsichtlich Entflammungsverhalten, werden bei den Messungen am Forschungsmotor Lambdavariationen und Variationen der Abgasrückführungsrate bei unterschiedlichen Lasten, Strömungsvarianten und Kraftstoffen durchgeführt.