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C. Geisshüttner:
"Analyse und Bewertung neu entwickelter Kraftstoffkennzahlen zur Charakterisierung des Klopfverhaltens in modernen Ottomotoren";
Supervisor: B. Geringer, J. Dedl; Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik (IFA), 2019; final examination: 2019-12-12.

Durch eine immer restriktivere Umweltgesetzgebung sind die Automobilhersteller dazu angehalten, ihre Verbrennungsmotoren effizienter zu gestalten, sowie den Verbrauch und damit einhergehend den C02- und Emissionsausstoß zu minimieren. Eine Vielzahl der Automobilhersteller wählt den Weg des sogenannten Downsizing-Konzeptes. Das Konzept strebt eine hohe Leistungsdichte kleiner Aggregate an, wodurch die mechanischen und thermischen Belastungen in der Verbrennungskraftmaschine stark
ansteigen. Durch diese Änderungen am Aggregat verändert sich auch die Anforderung
an den Kraftstoff. Durch Beimischung von alternativen Kraftstoffkomponenten wird die
Beanspruchungsfähigkeit im motorischen Betrieb gesteigert. Alternative flüssige Kraftstoffe können biogene Kraftstoffe sein, welche nahezu C02 neutral hergestellt werden. Als Bespiel für alternative flüssige Kraftstoffe sind Alkoholkraftstoffe zu nennen, die eine erhöhte Klopffestigkeit und Verdampfungsenthalpie aufweisen. Ethanol ist der Hauptvertreter in alternativen Ottokraftstoffen. Durch dessen Beimischung zum konventionellen Ottokraftstoff und den daraus resultierenden Eigenschaften stoßen die derzeit normativ gültigen Kraftstoffbewertungsverfahren an ihre Grenzen. Es wurde festgesellt, dass die derzeit gültigen Kraftstoffkennzahlen ROZ und MOZ das Klopfverhalten an modernen Serienaggregaten nur unzureichend beschreiben. Deswegen wurde am Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik (IFA) der TU Wien ein neues Kraftstoffbewertungsverfahren eingeführt. Dieses Verfahren nennt sich Direkteinspritzendes Oktanzahl Verfahren, kurz DOZ. Hauptunterschied zum ROZ und MOZ Verfahren ist die Verwendung einer Direkteinspritzung anstelle des Vergasers. Hauptvorteil dieses Verfahrens ist die Nutzung der Verdampfungsenthalpie im Brennraum welches realistischer moderne ottomotorische Brennraumbedingungen abbildet. Diese Arbeit behandelt eine Modifikation des DOZ Verfahrens hin zu geringeren Einlasslufttemperaturen, welches die Kraftstoffverhaltensvorhersagequalität in modernen Serienottomotoren deutlich verbessern konnte und sogar die ROZ übertrifft. Ebenso löst die verbesserte DOZ ROZ95 Kraftstoffe deutlich besser auf und spiegelt das reale Kraftstoffverhalten in modernen Serienottomotoren besser ab. Jedoch ist ein weiterer Forschungsbedarf von Nöten um eine weitere Verbesserung erzielen zu können. Vor allem paraffinhaltige Kraftstoffe zeigen im Serienaggregat stark abweichende Tendenzen im Vergleich zu den prognostizierten Kraftstoffkennzahlen. Ebenso zeigt sich das enorme Potential von Oxygenatkraftstoffen in Ottomotoren. Durch deren hohe Verdampfungsenthalpie und Klopffestigkeit sind sie unumgängliche Kraftstoffkomponenten der Zukunft für den ottomotorischen Betrieb. Ziel dieser Arbeit ist es, mittels einer umfassenden Kraftstoffmatrix von unterschiedlichen Ottokraftstoffen, neu entwickelte Kraftstoffprüfverfahren durch Messungen an einem Serienmotor zu validieren. Dabei wurden derzeit gültige normierte Kenngrößen wie die ROZ, MOZ und Sensitivität, aber auch eine neu entwickelte Kenngröße DOZ, die am IFA der TU Wien entwickelt wurden, validiert.