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Verbesserte Gasdiagnostik im CNG-Motorenentwicklungsprozess

  • 2025
  • Buch
Verfasst von
Patrick Sayer
Buchreihe
Wissenschaftliche Reihe Fahrzeugtechnik Universität Stuttgart
Verlag
Springer Fachmedien Wiesbaden
Enthalten in
Springer Professional "Wirtschaft+Technik"
Springer Professional "Technik"
insite
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Über dieses Buch

Patrick Sayer leistet einen wesentlichen Beitrag zur Weiterentwicklung der Gasdiagnostik für Einblasesysteme und schafft die Grundlage für präzisere und reproduzierbare Analysen im Entwicklungsprozess. Im Fokus seiner Forschung steht die Integration verbesserter Messmethoden für Gaseinblasevorgänge in die Toolkette der Motorenentwicklung. Das unter Berücksichtigung motornaher Randbedingungen verbesserte Shot-to-Shot-Massenmesssystem AirMexus ermöglicht die detaillierte Untersuchung hochdynamischer Einblasevorgänge, deren Potenziale systematisch herausgearbeitet werden. Ergänzend wird die optische Sprayanalyse mittels Schlieren-Aufbau durch neue Bildverarbeitungsverfahren quantifizierbar gemacht. Ein variables Laborkonzept verbindet verbesserte Messmethoden mit Simulationen, Funktionsentwicklung und Motorversuch. Das Buch liefert so eine praxisnahe Basis für die gezielte Optimierung gasförmiger Einblasesysteme.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung
Zusammenfassung
Klimaneutrale Mobilität ist eine der zentralen Herausforderungen in Bezug auf den Klimawandel und unweigerlich Gegenstand im intensiven, politischen, gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und technischen Diskurs.
Patrick Sayer
Kapitel 2. Grundlagen der Gasdynamik
Zusammenfassung
Strömungen und Zustandsänderungen kompressibler Fluide lassen sich im Wesentlichen mit Hilfe strömungsmechanischer sowie thermodynamischer Grundlagen beschreiben. Dabei bedingt die Kompressibilität die Veränderung des Volumens eines Fluidelements ausgehend von der Änderung weiterer Zustandsgrößen, beispielsweise des Drucks. Als Folge der Kompressibilität überlagern sich strömungsmechanische und thermodynamische Phänomene.
Patrick Sayer
Kapitel 3. Stand der Technik
Zusammenfassung
Die Entwicklung und Optimierung von Verbrennungsmotoren ist ausgerichtet auf die Verbesserung der Fahrleistungen, des Komforts und der Akustik, bei gleichzeitiger Kostenminimierung und Reduzierung der CO2-Emissionen unter Einhaltung der geltenden Abgasnormen. [14] Dabei ist das Entwicklungspotential des Verbrennungsmotors noch nicht ausgeschöpft. Viel mehr bieten verbesserte Motorkonzepte, auch in Verbindung mit Teilelektrifizierung, erhebliche Stellhebel im Spannungsfeld der Verbrennungsmotorenentwicklung
Patrick Sayer
Kapitel 4. Verbesserte Gasdiagnostik
Zusammenfassung
Außermotorische Analysetechniken haben entscheidenden Anteil am Entwicklungsprozess von Motorenkomponenten, die ermittelten Mess- und Kenngrößen können jedoch prinzipbedingt von motorischen Untersuchungen abweichen. Eine Ursache hierfür sind Differenzen zwischen außermotorischen und motorischen Randbedingungen. Grundvoraussetzung für eine zielgerichtete Anwendung von gasdynamischen Massendiagnostikverfahren sowie optischen Sprayanalysen im CNG-Motorenentwicklungsprozess ist daher die Abbildung motornaher Randbedingungen in außermotorischen Untersuchungen von Einblasevorgängen.
Patrick Sayer
Kapitel 5. Verbesserte optische Strahldiagnostik
Zusammenfassung
Die kalte Kammer ist eine optisch zugängliche Druckkammer zur optischen Strahlanalyse mittels Hochgeschwindigkeitskameras. Sie ist ausschließlich zur Analyse des Einblasestrahls konzipiert und vernachlässigt motorische Randbedingungen wie Ladungswechsel und Kolbenbewegung. Insbesondere eignet sich die kalte Kammer zur Analyse der Systemkomponente Injektor.
Patrick Sayer
Kapitel 6. Verbesserter Gasdiagnostik im CNG-Motorenentwicklungsprozess
Zusammenfassung
Die Verbesserung der Gasdiagnostik bildet die Grundlage, um außermotorische Analysen und deren Ergebnisse in den CNG-Motorenentwicklungsprozess einzubinden. Die vorliegende Arbeit bietet die Datengrundlage, um gasdynamische Massendiagnostikverfahren sowie optische Strahldiagnostik mit Simulationsmodellen und motorischen Versuchen in Beziehung zu setzen. Die systematischen und umfangreichen Einflussanalysen aus Kapitel 4 und Kapitel 5 bieten ein tiefergehendes Verständnis für die Sensitivitäten außermotorischer Analyseverfahren und demnach die Chance deren Ergebnisse zu interpretieren und in den CNG-Motorenentwicklungsprozess zu überführen.
Patrick Sayer
Kapitel 7. Zusammenfassung und Ausblick
Zusammenfassung
Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung und Verbesserung von Gasdiagnostik für Einblasesysteme, wobei der Bedarf an detaillierten Analysemethoden für hochdynamische Einblasevorgänge adressiert wird. Das besondere Augenmerk liegt auf gasdynamischen Massen- und optischen Strahldiagnostikverfahren, die für die Integration in den Entwicklungsprozess von CNG-Motoren verbessert werden sollen.
Patrick Sayer
Backmatter
Titel
Verbesserte Gasdiagnostik im CNG-Motorenentwicklungsprozess
Verfasst von
Patrick Sayer
Copyright-Jahr
2025
Electronic ISBN
978-3-658-50102-0
Print ISBN
978-3-658-50101-3
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-50102-0

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