Experimentelle Untersuchungen zum Wandwärmeverlust an einem Einzylinder-Forschungsmotor im Homogen- und Schichtbetrieb

Der Schichtbetrieb mit strahlgeführter Benzin-Direkteinspritzung ist eine vielversprechende Technik, um die CO

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-Emissionen von Ottomotoren zu senken. Die Hauptursachen für die hohen Wirkungsgrade bei Teillast sind die niedrigen Ladungswechselverluste aufgrund des ungedrosselten Motorbetriebs und der hohe thermische Wirkungsgrad durch das global magere Gemisch. Ein weiterer oft genannter Grund für die hohe Effizienz sind die geringen Wandwärmeverluste im Schichtbetrieb (1), (2), die meist durch isolierende Luftpolster zwischen verbranntem Gemisch und Brennraumwand (3), (4) erklärt werden.

In dieser Arbeit werden die Wandwärmeverluste im Homogen- und im Schichtbetrieb an einem Einzylinder-Forschungsmotor untersucht. Hierfür wurden mehrere Oberflächenthermoelemente im Zylinderkopf und im Kolben angebracht. Die Temperaturschwingungen an der Kolben- und Zylinderkopf-Oberfläche wurden im Homogen- und im Schichtbetrieb kurbelwinkelaufgelöst aufgezeichnet. Zur Signalübertragung der Kolbentemperaturen wurde ein Koppelgetriebe entwickelt, dessen Konstruktion mit dem Messaufbau kurz vorgestellt wird. Durch Anwendung der Oberflächentemperaturmethode werden aus den einzelnen Temperaturschwingungen die Wärmestromdichten berechnet und die Wandwärmeverluste für Zylinderkopf und Kolben gegenübergestellt.