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J. Spreitzer:
"Erarbeitung einer gesamthaften numerischen Entwicklungskette für Wankelmotoren, unter besonderer Berücksichtigung der Strömungsvorgänge während des Ladungswechsels und der Flammenausbreitung während des Verbrennungsvorgangs";
Supervisor, Reviewer: B. Geringer, H. Rottengruber; E315 Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik, 2014; oral examination: 2014-11-21.

The aim of this work is the development of a complete Simulation environment for investigation of das-dynamic processes and combustion phenomena in rotary engines. This project was founded by the Austrian Research Promotion Agency (FFG). Commercially available and in engine process calculation proven Software-Tools have been used as basis.
For this, a rotary engine test bench has been established and the real engine has been studied in detail. As analysis tools, in addition to the traditional acquisition of the emitted engine torque, various pressures and temperatures, the recording of the pressure profile in the combustion chamber, as well as in the intake and exhaust ports, were used. The thus obtained data of the test bench were used to develop and validate the methodology for the simulation tools.
As basis for the presented 1D-simulation program the commercial program GT-Power of Gamma Technologies, Inc. is used. This software has no default "Wankel engine"-module integrated. During this work, the software was extended by such a module. The results obtained therefrom have a very good agreement with the test data. Furthermore, it was used to undergo the test engine in an efficiency analysis and to optimize the intake and exhaust pipes.
The developed CFD model has the software Converge from the Convergent Science, Inc. as basis. In close cooperation with the Convergent Science, Inc., a functioning basic Wankel model was developed. Using this model it is possible to monitor and analyse the gas flow and the combustion processes in the three combustion chambers simultaneously.
In this work, the software has been validated on the basis of measurement results and information from the literature. Thus, among other things, the propagation of the flame front within the combustion chamber could be analysed. Special emphasis was placed on the influence of the "Squish-Flow". As optimization potential the use of a "T-Side" spark plug, a raised compression ratio and a different arrangement of the piston pockets were examined.

Die vorliegende Arbeit hat sich zum Ziel gesetzt, im Zuge eines von der österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) geförderten Projekts, eine ganzheitliche Simulationsumgebung für die Betrachtung der gasdynamischen Vorgänge und der Verbrennungsphänomene in einem Wankelmotor zu entwickeln. Als Basis dienten kommerziell erhältliche und in der Motorprozessrechnung erprobte Software-Tools.
Dazu wurde ein realer Wankelmotor am Motorprüfstand aufgebaut und untersucht. Als Analysewerkzeuge dienten neben der klassischen Erfassung des abgegebenen Motordrehmoments, diverser Drücke und Temperaturen auch die Aufnahme des Druckverlaufs im Brennraum,sowie in der Ansaug- und Abgasstrecke. Die so gewonnenen Daten des Prüflings wurden genutzt, um die Methodiken für die Simulationswerkzeuge zu entwickeln und zu validieren.
Als Basis für das hier vorgestellte 1D-Simulationsprogramm kommt das kommerzielle Programm GT-Power von Gamma Technologies,Inc. zum Einsatz. Diese Software hat standardmäßig kein "Wankel-Modul" integriert. Im Zuge dieser Arbeit wurde die Software aber um ein solches erweitert. Die daraus erzielten Ergebnisse haben eine sehr gute Übereinstimmung mit den Prüfstandsdaten gezeigt.Des Weiteren wurde es genutzt, um den Prüfstandsmotor einer Wirkungsgradanalyse zu unterziehen und die Ansaug- und Abgasstrecke zu optimieren.
Das erarbeitete CFD-Modell hat die Software Converge der Convergent Science, Inc. als Ausgangsbasis. In enger Zusammenarbeit mit der Convergent Science, Inc. wurde ein funktionierendes Basis-Wankelmodell entwickelt. Mit diesem Modell ist es möglich die Gasströmungen und die Verbrennungsprozesse innerhalb der drei Brennkammern simultan zu verfolgen und zu analysieren.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Software an Hand von Messergebnissen und Informationen aus der Literatur validiert. So konnten in Folge unter anderem die Ausbreitung der Flammenfront innerhalb des Brennraums analysiert werden. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf den Einfluss der Quetschströmung gesetzt. Als Optimierungspotenziale wurden der Einsatz einer "T-Side"-Zündkerze (Anordnung einer Zündkerze vor der kurzen Achse bzw. im nacheilenden Teil der Brennkammer zum Zündzeitpunkt), ein angehobenes Verdichtungsverhältnis und eine unterschiedliche Anordnung der Kolbenmulden untersucht.