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Über dieses Buch

Kerstin Rensing beschäftigt sich mit der Bewertung und Verbesserung der Messqualität eines hydraulischen Messgeräts zur außermotorischen Bestimmung von Einspritzverlauf und -masse. Durch die Analyse der relevanten Einflussgrößen für die Einspritzverlaufsmessungen, wie Raildruck, Drehzahl, Gegendruck und Temperatur, konnte die Autorin die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse deutlich verbessern. Zusätzlich bewertet sie die Übertragbarkeit auf motorische Einspritzmengenmessungen, unter anderem durch die Ergebnisse einer Prüfmedienvariation und durch Messungen mit verschiedenen Gegenmedien.

Die Autorin
Kerstin Rensing war als externe Doktorandin des IVK der Universität Stuttgart bei einem namhaften deutschen Automobilhersteller in der Forschung für Verbrennungsmotoren beschäftigt. Zurzeit ist sie dort als Entwicklungsingenieurin im Bereich Klimaregelungssoftware tätig.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Jedes Jahr steigt die Zahl der weltweit registrierten Kraftfahrzeuge um ca. 40 Millionen Fahrzeuge an. Im Jahr 2010 waren erstmals mehr als eine Milliarde Kraftfahrzeuge auf den Straßen unterwegs [Sta15]. Dieser Trend wird sich in den nächsten Jahren, vor allem durch die starke Nachfrage nach Mobilität in den BRIC Staaten (Brasilien, Russland, Indien, China), weiter fortsetzten. Gleichzeitig besteht die Forderung, den Ausstoß von Treibhausgasen (z.B. Kohlendioxid) zu reduzieren, um dem Klimawandel entgegenzuwirken.

Kerstin Rensing

Kapitel 2. Motivation und Zielsetzung

Die Bestimmung von Einspritzrate und -masse wird schon seit langem in der Entwicklung von Motoren angewendet. Bereits in den 1960er Jahren wurde mit dem Mengenindikator ein Messgerät für diese Zwecke entwickelt [Zeu61]. Heute existieren Messgeräte von verschiedenen Herstellern mit zum Teil unterschiedlichen Funktionsprinzipien zur Bestimmung des Einspritzverlaufs (s. Anhang C).

Kerstin Rensing

Kapitel 3. Stand der Technik

Ende der 1980er Jahre wurden erstmals im PKW Dieselmotoren mit Direkteinspritzung in Serie eingesetzt und seitdem stetig weiterentwickelt. Durch den Einsatz von hohen Einspritzdrücken, einer elektronischen Dieselregelung und Mehrfacheinspritzungen haben heutige Direkteinspritzmotoren einen höheren Wirkungsgrad als Kammermotoren, sodass Kammermotoren heute keine Anwendung mehr in der Fahrzeugentwicklung finden. Um die hohen Anforderungen hinsichtlich Einspritzdruck und Flexibilität der Einspritzung erfüllen zu können wird ein Speicher-einspritzsystem (Common-Rail) eingesetzt. Mit einem Common-Rail-System sind die Druckerzeugung und die Einspritzung voneinander entkoppelt.

Kerstin Rensing

Kapitel 4. Versuchsaufbau und Messtechnik

Bei der Daimler AG sind verschiedene Labore zur Analyse des durch einen Injektor eingespritzten Kraftstoffs vorhanden. Neben der Bestimmung von Einspritzmassen- und Einspritzraten sind optische Aufnahmen vom Kraftstoffspray und Strahlkraftanalysen zentrale Bestandteile der Untersuchungen. Um eine gute Vergleichbarkeit der Ergebnisse untereinander erzielen zu können basieren alle Labore auf einem standardisierten Konzept.

Kerstin Rensing

Kapitel 5. Analyse der außermotorischen Einspritzmessungen

Das Ergebnis einer Einspritzmessung sind die durch das Messsystem erfassten Einspritzraten und –massen, die vom wahren Wert abweichen können. Verschiedene Parameter beeinflussen die tatsächlich eingespritzte Masse und das Ergebnis deren Messung. Der gesamte Messaufbau einschließlich des Messgeräts hat dabei immer Auswirkungen auf die zu messende Größe und umgekehrt. Um die Qualität und Genauigkeit der Messungen beurteilen zu können, sind die möglichen Einflussgrößen und deren Wechselwirkungen untereinander zu analysieren.

Kerstin Rensing

Kapitel 6. Übertragbarkeit auf motorische Systeme

Durch die hydraulische Vermessung von Injektoren in einem Einspritzlabor können verschiedene Injektortypen bewerten und untereinander verglichen werden. Diese Messungen sind Basis für Einzylinder- und Vollmotoruntersuchungen, die notwendig sind, um den Einfluss der Charakteristik des Kraftstoffsprays auf die Verbrennung und damit den Verbrauch und die Emissionen im Motor zu beurteilen. Ziel ist, durch qualitativ hochwertige Ergebnisse im Labor unter einzylinder- und motornahen Randbedingungen den späteren Entwicklungsaufwand zu minimieren.

Kerstin Rensing

Kapitel 7. Zusammenfassung

In der Verbrennungsoptimierung und der dafür erforderlichen Weiterentwicklung von Injektoren ist es notwendig, die Einspritzraten und -massen eines Injektors zu kennen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich damit, wie an einem außermotorischen System die Qualität der Messung von Einspritzraten und –massen verbessert werden kann und zeigt auf, in wie weit diese Messergebnisse auf motorische Untersuchungen übertragbar sind. Als Messgerät wurde in allen Untersuchungen das Mexus 2.0 verwendet.

Kerstin Rensing

Backmatter

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