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Über dieses Buch

Julian Christoph Eder stellt einen neuartigen Versuchsaufbau zur Untersuchung von Nachoxidationseffekten am homogen betriebenen Erdgasmotor mit Direkteinblasung am Motorenprüfstand vor. Seine Versuchsdurchführung erfolgt mit den Kraftstoffen Erdgas und Benzin bei spülendem Ladungswechsel unter Einsatz eines speziell konvertierbaren Direkt-Einblas- bzw. Einspritzsystems. Die zur Darstellung von Nachoxidation erforderlichen Funktionen realisiert der Autor mittels eines frei programmierbaren Entwicklungs-Motorsteuergeräts. Seine Messergebnisse liefern einen Nachweis für das Auftreten von Nachoxidation mit beiden Kraftstoffen (Erdgas und Benzin) am vorgestellten Versuchsaufbau.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung und Motivation

Zusammenfassung
Seit der Erfindung des Automobils gegen Ende des 19. Jahrhunderts stellen Ottomotoren bis heute die weltweit dominierende Antriebsart für PKW dar. Währenddessen hat das stetig steigende Mobilitätsbedürfnis der Menschen den weltweiten Kraftfahrzeugbestand auf mittlerweile über 1 Milliarde registrierte Fahrzeuge anwachsen lassen. [1] Die aus Umweltaspekten notwendige, stetige Verschärfung der Emissionsgrenzwerte rückt in der Konsequenz die Optimierung des Kraftstoffverbrauchs- und Schadstoffemissionsverhaltens beim Entwicklungsprozess von modernen Fahrzeugantrieben mehr den je in den Mittelpunkt.
Julian Christoph Eder

Kapitel 2. Stand der Technik im PKW-Segment

Zusammenfassung
Die Antriebe der derzeit am Markt verfügbaren erdgasbetriebenen PKW stellen, anders als im Nutzfahrzeugsegment, herstellerübergreifend zumeist Ableitungen aus dem bestehenden Benzin-Motorenportfolio dar. Aufgrund der regional unterschiedlich ausgeprägten räumlichen Dichte des öffentlichen CNG-Tankstellennetzes werden die Antriebe außerdem überwiegend in einer bivalenten Ausführung (wahlweiser Betrieb mit CNG oder Benzin – „Bi-Fuel“) angeboten, um die Fahrzeuge auch in Regionen mit schlechter CNG-Verfügbarkeit zuverlässig betanken und betreiben zu können. Die nachfolgende Abbildung 2.1 zeigt dazu das Package eines modernen bivalenten Erdgasantriebs am Beispiel des aktuellen Audi A4 Avant 40 g-tron (Modellpflege ab 10/2018).
Julian Christoph Eder

Kapitel 3. Vorgehensweise und Versuchsbeschreibung

Zusammenfassung
Um eine stöchiometrische Nachoxidationsreaktion herbeiführen zu können, müssen in der Abgasstrecke zwischen den Auslassventilen und der Turbine die nachfolgenden thermodynamischen- und strömungsmechanischen Voraussetzungen, bzw.
Julian Christoph Eder

Kapitel 4. Messergebnisse und Auswertung

Zusammenfassung
Nach der Inbetriebnahme des Motors am Motorenprüfstand und Applikation des Funktionsumfangs für den Benzin- und CNG-Betrieb wird zunächst das grundsätzliche motorische Verhalten in den gewählten Konfigurationen gegenüberstellend untersucht. Neben der Betrachtung von mechanischen und thermodynamischen Kenngrößen wird im Hinblick auf die Untersuchung der Nachoxidation auf das Abgasverhalten ein besonderes Augenmerk gelegt.
Julian Christoph Eder

Kapitel 5. Schlussbetrachtung

Zusammenfassung
Wie die Ergebnisse der Messreihen zeigen, ermöglicht es der vorgestellte Versuchsaufbau durch den Freischnitt der Luftstrecke, Nachoxidation am aufgeladenen Ottomotor mit den Kraftstoffen Benzin und CNG am Motorenprüfstand darstellen und experimentell nachweisen zu können. Als besondere, essentielle Entwicklungen sind im Kontext der Arbeit neben dem neuartigen Versuchsaufbau und der Methode selbst, der Aufbau des CNG-Direkteinblassystems für den bestehenden Grundmotor, die Entwicklung des Prototyp-Krümmers zur Darstellung der Nachoxidation, der Aufbau des Luftpfadmodells zur korrekten Erfassung der Luftmassenströme, sowie das präzise Lambda-Regelsystem aufzuführen. Zusätzlich sind die Gewährleistung eines ausreichenden Spülluftmassenstroms (durch Kombination einer langen Ventilüberschneidungsphase mit starker Aufladung), sowie die Umsetzung einer darauf angepassten Applikation des Motors (frei programmierbare Motorsteuerung, Aufbau und Applikation des Funktionsumfangs bzgl. sämtlicher Anpassungen am Gemischaufbereitungs- und Zündsystem) als weitere essentielle Komponenten im Aufgabenspektrum der Arbeit zu bemerken.
Julian Christoph Eder

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