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Über dieses Buch

Ziel von Manuel Eugen Faiß ist die Entwicklung von Thermomanagementkonzepten zur Reduzierung der Gemischanreicherung zum thermischen Bauteilschutz bei Ottomotoren mittels luftgekühlter Komponenten. An Heißgas- und Motorenprüfständen untersucht er die entwickelten Komponenten bestehend aus einem luftgekühlten Abgaskrümmer, Turbinengehäuse und Drei-Wege-Katalysator. Am Motorprüfstand weist der Autor schließlich das Potenzial eines luftgekühlten Abgaskrümmers zur Reduzierung der Gemischanreicherung für den thermischen Bauteilschutz aus.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung
Die Herausforderungen des letzten Jahrzehnts haben gezeigt, dass die Mobilität der Zukunft eine große Vielfalt von Antriebstechnologien erfordert. Es gilt für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle eines Automobils die geeignete Antriebsart zu finden. Hierbei sollte unter dem Gesichtspunkt der Technologieoffenheit keine Technologie aufgrund politischer oder lobbyistischer Ideologien vernachlässigt werden.
Manuel Eugen Faiß

Kapitel 2. Grundlagen

Zusammenfassung
Nach [4] ist ein thermodynamisches System definiert durch eine geschlossene Hülle, welche das zu untersuchende Objekt vollständig umgibt und gegen die Umgebung abgrenzt. Die gedachte Hülle wird als Systemgrenze bezeichnet, während das Innere das System abbildet. Außerhalb der Systemgrenze liegt die Umgebung. Während ein offenes System materiedurchlässig ist, gilt dies für ein geschlossenes System nicht.
Manuel Eugen Faiß

Kapitel 3. Stand der Technik

Zusammenfassung
Ziel der Arbeit ist die Untersuchung eines Systems zur Abgaskühlung und Restwärmenutzung bei Ottomotoren. Daher wird als Versuchsträger ein aufgeladener Reihensechszylinder Ottomotor mit Direkteinspritzung verwendet. Dieser verfügt über ein homogenes und weitestgehend stöchiometrisches Brennverfahren. Anschließend werden die Grundlagen für das Verständnis des verwendeten Versuchsträgers vorgestellt.
Manuel Eugen Faiß

Kapitel 4. System zur Abgaskühlung und Restwärmenutzung

Zusammenfassung
Im Folgenden werden zwei innovative Systeme für ein mögliches Thermomanagement am aufgeladenen Ottomotor vorgestellt, die im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens „Motornahe Abgaskühlung und Restwärmenutzung bei Ottomotoren“ entwickelt worden sind. Ziel der folgenden Grundlagenuntersuchungen ist nicht die Entwicklung der zwei Konzepte zur Serienfähigkeit am Motorenprüfstand, sondern die Vermittlung des Weges von der Idee, über die Konzeptphase des Gesamtsystems, bis hin zur Komponentenentwicklung neuartiger Bauteile, deren Eigenschaften an Heißgasund Motorenprüfständen untersucht werden sowie die Entwicklung des Verständnisses über das Zusammenwirken einzelner Komponenten innerhalb eines Systems. Diese Arbeit soll als Grundlagenuntersuchung verstanden werden und für weiterführende Versuche des Gesamtsystems an Motorprüfständen dienen.
Manuel Eugen Faiß

Kapitel 5. Versuchsaufbau

Zusammenfassung
Die Abgaskrümmer werden vor jedem Versuch auf Dichtheit untersucht. Dazu wird an einem dafür entwickelten Prüfstand mit Hilfe eines Messprogramms der Kühlluftpfad und der Abgaspfad der luftgekühlten Abgaskrümmer auf Leckagen überprüft, wie in Abbildung 5.1 zu sehen ist. Auch das luftgekühlte Turbinengehäuse und der luftgekühlte Katalysator werden mit diesem Versuchsaufbau getestet.
Manuel Eugen Faiß

Kapitel 6. Versuchsdurchführung

Zusammenfassung
Der Versuchsplan sieht vor, dass jeder Abgaskrümmer vor dem Prüflauf auf einer Messplatte und nach 0, 25, 50, 100 und 150 Zyklen an der Zylinderkopfattrappe im Prüflauf vermessen wird, wobei an der Zylinderkopfattrappe nur der Kühlluftpfad auf Leckage überprüft wird. Wie in Abbildung 6.1 zu sehen ist, wird der relativ zur Umgebung gemessene Druck schrittweise erhöht und der Leckagevolumenstrom gemessen. Die Messungen finden bei einer Umgebungs- und Komponententemperatur von circa 20 °C statt.
Manuel Eugen Faiß

Kapitel 7. Messergebnisse und Diskussion

Zusammenfassung
Der erste untersuchte luftgekühlte Abgaskrümmer besitzt trotz einteiliger Gasführung kein Ausgleichselement und keine Schiebesitze. Durch die fehlenden Elemente weist der luftgekühlte Abgaskrümmer vorteilhafterweise keine Leckagen gegen die Umgebung auf. Vor allem die Trennung zwischen Kühlluft- und Abgaspfad ist durch fehlende Schiebesitze gegeben.
Manuel Eugen Faiß

Kapitel 8. Schlussfolgerung und Ausblick

Zusammenfassung
Die Versuche zur thermomechanischen Robustheit des luftgekühlten Abgaskrümmers zeigen, dass die Schiebesitzflansche ihre Funktion erfüllen. Es treten keine Risse in Folge einer Dehnungsbehinderung in den Rohren auf. Es gilt nun die Serienfähigkeit durch eine geeignete Dichtung sowie kostengünstige Blechflansche zu untersuchen. Die asymmetrischen Rohre des Abgaskrümmers ermöglichen keine Trennblech/Faltenbalg-Lösung wie in dieser Arbeit veranschaulicht.
Manuel Eugen Faiß

Backmatter

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