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M. Gebauer:
"Untersuchungen an einem Oktanzahlprüfmotor zur Bestimmung einer neuen Kraftstoffkennzahl DON";
Supervisor: B. Geringer, J. Graf; Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik (IFA), 2018; final examination: 2018-04-16.

The worldwide reduction of C02 concerns also automotive industry. A possibilty for reducing C02 is the use of alcohol fuels or blends. Octane rating of this alternative fuels is necessary in the same way as for conventional gasoline fuels. Current test methods like RON and MON are not suitable for alcohol fuels. The high heat of evaporation of alcohol doesn't influence the rating results, because of the mixture heating. On this occassion a new rating method, direct injecton octane number (DON) was developed. The first rebuild engine was fitted with laboratory equipment. One of the tasks of this master thesis was to develop a simpler rebuilding kit with large series components. After finding fitting components, an octane rating engine was assembled. Control and measurement soft- and hardware for the DON-method was realised by project partner. The results of measurements of both engines were compared. lnfluences like ingnition timing, injector position and form of the intake manifold were analysed. Differents in results between the first rebuild and the current prototype were probably caused by cylinder and piston wear. Reproduction of measured results with the current rebuild engine were given at any time. Requirements of the master thesis have been fullfilled. An improvement of the rebuilding kit for serial production with the experience of measurements with the prototype is of course possible.

Die weltweite Reduktion des C02-Ausstoßes betrifft auch die Automobilindustrie in Form von immer strengeren gesetzlich festgelegten C02-Grenzwerten. In der EU ist bis 2020 ein maximaler C02-Flottenausstoß von 95g/km zulässig. Eine mögliche Variante zur Reduktion von C02 ist der Einsatz von Kraftstoffen aus Ethanol bzw. Mischungen aus diesen mit klassischem Benzin aus Rohöl. Die Bestimmung der Oktanzahl ist auch für diese alternativen Kraftstoffe von großer Bedeutung, um das mögliche Potential des Kraftstoffs für den Motorenentwickler für die Auslegung des Motors zu quantifizieren. Die in Normen festgelegten aktuellen Prüfverfahren ROZ und MOZ für die Klopffestigkeit von Ottokraftstoffen liefern bei steigendem Ethanolanteil, aufgrund dessen Eigenschaften (hohe Verdampfungsenthalpie), falsche bzw. keine zufriedenstellenden Messergebnisse. In einer Literaturrecherche, welche Teil der Aufgabenstellung war, wurde über bestehende Prüfverfahren (ROZ, MOZ), neuentwickelte Prüfverfahren wie das DON bzw. GKl-Verfahren und zukünftige Möglichkeiten zur Vermeidung von klopfender Verbrennung recherchiert.

Am Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik wurde das DON-Verfahren mit Direkteinspritzung an einem bestehenden Klopfmotor entwickelt. Dieser Umbau erfolgte vorwiegend mit Laborausrüstung und der Betrieb war dadurch dementsprechend aufwendig. Aufgabe dieser Diplomarbeit war die Vereinfachung des vorhandenen Systems und die Entwicklung eines Prototypenumrüstsatzes mit leicht verfügbaren Großserienteilen um eine möglichst einfache Umrüstung weiterer bestehender Motoren zu ermöglichen. Nach Findung von passenden Komponenten und der Konstruktion der notwendigen Einzelteile wurde ein Oktanzahlprüfmotor umgerüstet. Die Ansteuerung,Messdatenerfassung und Auswertung wurde vom Projektpartner durchgeführt. Mit dem
umgerüsteten Motor wurden Vergleichsmessungen vorgenommen und versucht mit dem ursprünglichen Prototyp, welcher bei der Entwicklung des DON-Verfahrens verwendet wurde, zu vergleichen. Auch die Einflüsse wie Zündzeitpunkt, Form des Ansaugkrümmers und Injektorausrichtung wurden untersucht. Beim Vergleich der Auswertung der Messergebnisse zeigten sich Unterschiede zwischen dem alten und dem neu umgerüsteten Motor, welche zum Teil auf Verschleiß, Steuerzeiten der Ventile, Form des Ansaugkrümmers, Gemischtemperatur und Zündzeitpunkt zurückzuführen waren. Die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse am neuen Motor war bei allen Messungen gegeben. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Aufgabenstellung erfolgreich umgesetzt werden konnte. Eine Verbesserung bzw. Optimierung der entworfenen Konstruktionen und gewählten Komponenten für die Serienproduktion ist mit Hilfe der gewonnenen Erfahrungen noch möglich.