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Doctor's Theses (authored and supervised):

C. Hepp:
"Potentiale von konventionellen und alternativen selbstgezündeten Brennverfahren zur Verringerung der Schadstoffemissionen";
Supervisor, Reviewer: H. Eichlseder, B. Geringer; TU Graz - Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik | TU Wien-IFA, 2017.



English abstract:
This doctoral thesis is about the potential to further reduce pollutant emission from compression ignition combustion systems. The experimental work was done using a single cylinder research engine equipped with a state of the art common rail System similar to the application heavy duty non road machinery. Three types of compression ignition combustion systems and their potential to reduce the pollutant emissions were investigated. The investigations done within this work include conventional diesel combustion systems in combination using injectors with different nozzle hole configurations, homogenous diesel combustion systems and dual-fuel combustion systems. Optical access to the combustion chamber of the single cylinder research engine was also given.
For the analysis of conventional diesel combustion systems an injector matrix was created. The matrix was created to show the potential of nozzle hole design, while other parameters like spray angle, flow rate and sac type were kept constant. The matrix was developed in close collaboration with Liebherr Components Biberbach GmbH. The matrix includes k-factors from 0 to 10 and unconventional nozzle forms like Venture or "bottle neck". In total 13 different forms were created. The matrix was created to Show the potential on reduction of pollutant emissions. In addition to the experiments done on the research engine, a high pressure injection chamber was realized to analyze the
sprays using a high speed camera.
For homogenous combustion HCCI, HCLI and HPLI combustion systems and their potential to be used in parallel hybrid powertrain was analyzed. Dual-fuel combustion systems were analyzed using a gasoline/air mixture, which was inflamed by a diesel injection. The behavior of various parameters, like energetic gasoline amount, exhaust gas recirculation, injection pressure, compression ratio or air fuel ratio, is included in the study. An optimized operating strategy was used and applied for a stationary engine mapping done on the single cylinder research engine.
Apart from the experimental work the combustion system where thermodynamically analyzed and compared. With the results of the dual fuel combustion system a Six-cylinder engine with two stage turbocharging was simulated using one dimensional gas
exchange simulation.

German abstract:
Die Arbeit befasst sich mit dem Potential die Schadstoffemissionen bei kompressionsgezündeten
Brennverfahren weiter zu senken. Für die Durchführung der Arbeit wurde ein 1-Zylinder-Forschungsmotor mit Commonrail-Direkteinspritzung, entsprechend dem möglichen Einsatzbereich "Heavy Duty Non Road", aufgebaut. Es wurden drei verschiedene Ansätze für kompressionsgezündete Brennverfahren und deren Potential zur Schadstoffreduktion analysiert. Dazu zählen konventionelle Dieselbrennverfahren mit verschiedenen Spritzlochkonturen, homogene Dieselbrennverfahren und Dual-Fuel- Brennverfahren untersucht. Der Fokus wurde auf die konventionellen Brennverfahren und die Dual-Fuel-Brennverfahren gelegt. Ein optischer Zugang für die Analyse der Brennverfahren wurde am 1-Zylinder-Forschungsmotor zusätzlich vorgesehen.
Für diese Untersuchungen der konventionellen Dieselbrennverfahren wurde eine Injektormatrix
Vorbereitet und gefertigt. Das Ziel dieser Matrix ist eine Variation der Spritzlochgeometrie, während andere Parameter, wie Spritzwinkel, Durchfluss und Sacklochgeometrie konstant gehalten werden. Die Matrix wurde in enger Zusammenarbeit mit der Liebherr Components Biberbach GmbH erstellt. Die untersuchte Matrix besteht aus konischen Spritzlöchern mit einem k-Faktor von 0 bis 10 und unkonventionellen Geometrien. Es wurden auch mehrreihige Düsen, bei gleichem Durchfluss und reduziertem Querschnitt je Spritzloch, untersucht. In die Matrix wurden auch Sonderformen wie Venturi oder "Flaschenhals" integriert. Insgesamt wurden 13 Düsentypen gefertigt. Die Matrix wurde entworfen, um das Potential, bezogen auf Schadstoffreduktion, für verschiedene Spritzlochgeometrien zu ermitteln. Zusätzlich zu den Arbeiten am Forschungsmotor wurde eine Einspritzkammer gefertigt und aufgebaut um das Spraybild mittels Hochgeschwindigkeitskamera zu analysieren. Im Bereich homogene Brennverfahren wurden HCCI-, HCLI- und HPLI-Brennverfahren für den Einsatz in einem Parallelhybridantriebsstrang bewertet. Die Untersuchung der Dual-Fuel-Brennverfahren erfolgte mit einem Benzin-/Luftgemisch, welches mit einer Dieseleinspritzung entflammt wurde. Im Rahmen der Dual-Fuel-Untersuchungen wurden verschiedene Parameter, wie Anteil des Benzinkraftstoffes, Abgasrückführung, Einspritzdruck, Einfluss des Verdichtungsverhältnisses oder Kraftstoff-/Luftverhältnis analysiert um eine optimale Betriebsstrategie zu ermitteln. Mit dieser Strategie wurde auch ein stationäres Motorkennfeld am 1-Zylinder-Forschungsmotor appliziert. Neben den experimentellen Tätigkeiten wurden die Brennverfahren thermodynamisch analysiert und gegenüber gestellt. Die Möglichkeit zur Realisierung eines Vollmotors mit den Erkenntnissen aus den Dual-Fuel-Untersuchungen vom 1-Zylinderforschungsmotor konnte mittels Ladungswechselsimulation gezeigt werden.

Created from the Publication Database of the Vienna University of Technology.