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2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

Experimental Investigations of the Top Land Volume

verfasst von : Markus Koch, Oliver Dingel, Frank Altenschmidt, Hans-Jürgen Berner, Michael Bargende

Erschienen in: 21. Internationales Stuttgarter Symposium

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Abstract

With the necessity to a further reduction in fuel consumption or CO2, the late combustion phase is of high importance throughout the range of operation. Because of the high differences in density between burnt and unburnt zones, a relatively large unburnt mass is concentrated in a relatively small volume near the wall and the top land volume.
To investigate the thermodynamic interactions between the boundary zones of the combustion chamber and the flame front, a state-of-the-art Mercedes-Benz-single-cylinder research engine was equipped with extensive measurement technology. To detect the piston movement and the top land volume, eddy-current distance sensors were applied to the cylinder. The radial pressure distribution in the top land volume is detected with four miniature pressure transducers. As main part, surface thermocouples were applied in two layers around the top land volume with additional surface thermocouples in the boundary zones of the cylinder head as a reference.
Based on a wide range of operating points and a spark timing variation, the temperature distribution in the different top land levels is investigated in comparison with the cylinder head temperatures. Lastly, two different top land volumes, realized by a piston variation, are compared. Thereby, the temperatures in the bigger top land volume indicate a slightly lower compared to the standard geometry. This difference even increases for the lower top land level.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Yoshida, M.: Einfluß der Spaltgeometrie und der Temperatur auf die Kohlenwasserstoffemission bei einem Ottomotor. Dissertation, Universität Hannover (1978) Yoshida, M.: Einfluß der Spaltgeometrie und der Temperatur auf die Kohlenwasserstoffemission bei einem Ottomotor. Dissertation, Universität Hannover (1978)
2.
Zurück zum Zitat Sterlepper, J.: HC-Emissionen und Flammenausbreitung im Feuerstegbereich beim Ottomotor. Dissertation, RWTH Aachen (1992) Sterlepper, J.: HC-Emissionen und Flammenausbreitung im Feuerstegbereich beim Ottomotor. Dissertation, RWTH Aachen (1992)
3.
Zurück zum Zitat Borrmeister, J., Hübner, W.: Einfluß der Brennraumform auf HC-Emissionen und den Verbrennungsablauf. In: Motortechnische Zeitschrift (MTZ), 07/08 (1997) Borrmeister, J., Hübner, W.: Einfluß der Brennraumform auf HC-Emissionen und den Verbrennungsablauf. In: Motortechnische Zeitschrift (MTZ), 07/08 (1997)
4.
Zurück zum Zitat Bignion, E., Spicher, U.: Investigation of the influence of top land crevice geometry on hydrocarbon emissions from SI engines. In: SAE Technical Paper. SAE International (1998) Bignion, E., Spicher, U.: Investigation of the influence of top land crevice geometry on hydrocarbon emissions from SI engines. In: SAE Technical Paper. SAE International (1998)
5.
Zurück zum Zitat Janssen, C.: Möglichkeiten zur Prädiktion von unverbrannten Kohlenwasserstoffen in einem direkteinspritzenden Ottomotor. Dissertation, Universität Rostock (2010) Janssen, C.: Möglichkeiten zur Prädiktion von unverbrannten Kohlenwasserstoffen in einem direkteinspritzenden Ottomotor. Dissertation, Universität Rostock (2010)
8.
Zurück zum Zitat Janas, P., Ribeiro, M.D., Kempf, A., et al.: Penetration of the flame into the top-land crevice - large-Eddy simulation and experimental high-speed visualization. In: SAE Technical Paper. SAE International (2015) Janas, P., Ribeiro, M.D., Kempf, A., et al.: Penetration of the flame into the top-land crevice - large-Eddy simulation and experimental high-speed visualization. In: SAE Technical Paper. SAE International (2015)
9.
Zurück zum Zitat Waltner, A., Altenschmidt, F., Kaden, A., et al.: BlueDirect ‐ the technology for a globalized market. In: Bargende, M., Reuss, H.-C., Wiedemann, J. (eds.) 14. Internationales Stuttgarter Symposium. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden, pp. 1075–1089 (2014) Waltner, A., Altenschmidt, F., Kaden, A., et al.: BlueDirect ‐ the technology for a globalized market. In: Bargende, M., Reuss, H.-C., Wiedemann, J. (eds.) 14. Internationales Stuttgarter Symposium. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden, pp. 1075–1089 (2014)
10.
Zurück zum Zitat Künzel, R.: Untersuchung der Kolbenbewegung in Motorquer- und Motorlängsrichtung. PhD, Universität Stuttgart (1997) Künzel, R.: Untersuchung der Kolbenbewegung in Motorquer- und Motorlängsrichtung. PhD, Universität Stuttgart (1997)
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Zurück zum Zitat Offner, G., Herbst, H.M., Priebsch, H.H.: A methodology to simulate piston secondary movement under lubricated contact conditions. In: SAE Technical Paper. SAE International (2001) Offner, G., Herbst, H.M., Priebsch, H.H.: A methodology to simulate piston secondary movement under lubricated contact conditions. In: SAE Technical Paper. SAE International (2001)
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Zurück zum Zitat MICRO-EPSILON MESSTECHNIK GmbH & Co. KG (ed.): eddyNCDT // Induktive Sensoren auf Wirbelstrombasis (2020) MICRO-EPSILON MESSTECHNIK GmbH & Co. KG (ed.): eddyNCDT // Induktive Sensoren auf Wirbelstrombasis (2020)
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Zurück zum Zitat Kistler Gruppe (ed.): Miniatur-Messsonde: für ungekühlte Zylinderdruckmessung, M5-Gewinde (2011) Kistler Gruppe (ed.): Miniatur-Messsonde: für ungekühlte Zylinderdruckmessung, M5-Gewinde (2011)
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Zurück zum Zitat Burkhardt, C.: Bargende M Thermoschockkorrektur bei Druckindizierungen mit Zünd- und Glühkerzenadaptern. MTZ Motortechnische Zeitschrift 56(12), 736–741 (1995) Burkhardt, C.: Bargende M Thermoschockkorrektur bei Druckindizierungen mit Zünd- und Glühkerzenadaptern. MTZ Motortechnische Zeitschrift 56(12), 736–741 (1995)
15.
Zurück zum Zitat Heinle, M.: Ein verbesserter Berechnungsansatz zur Bestimmung der instationären Wandwärmeverluste in Verbrennungsmotoren. Dissertation, Universität Stuttgart (2013) Heinle, M.: Ein verbesserter Berechnungsansatz zur Bestimmung der instationären Wandwärmeverluste in Verbrennungsmotoren. Dissertation, Universität Stuttgart (2013)
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Zurück zum Zitat Hügel, P.: Untersuchungen zum Wandwärmeübergang im Teillastbetrieb an einem Einzylinder-Forschungsmotor mit Benzin-Direkteinspritzung. Dissertation, KIT Karlsruhe (2016) Hügel, P.: Untersuchungen zum Wandwärmeübergang im Teillastbetrieb an einem Einzylinder-Forschungsmotor mit Benzin-Direkteinspritzung. Dissertation, KIT Karlsruhe (2016)
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Zurück zum Zitat Burger, B., Bargende, M.: The isochoric engine. In: SAE Technical Paper. SAE International (2020) Burger, B., Bargende, M.: The isochoric engine. In: SAE Technical Paper. SAE International (2020)
18.
Metadaten
Titel
Experimental Investigations of the Top Land Volume
verfasst von
Markus Koch
Oliver Dingel
Frank Altenschmidt
Hans-Jürgen Berner
Michael Bargende
Copyright-Jahr
2021
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-33466-6_33

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