Motorische Darstellung einer realen Gleichraumverbrennung

Autoren

Dipl.-Ing. B. Burger, Prof. Dr.-Ing. M. Bargende, Universität Stuttgart;
Dr.-Ing. U. Philipp, Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS)

Jahr

2020

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 813

Zusammenfassung

Der Gleichraumprozess stellt den thermodynamisch günstigsten Vergleichsprozess dar, der prinzipiell technisch realisierbar ist. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird ein Einzylinder Otto-Gleichraumverbrennungsmotor entwickelt, hergestellt und betrieben. Eine spezielle Kurbeltriebskinematik ermöglicht durch eine Überlagerung zweier gegenläufigen Drehbewegungen bei kontinuierlichem drehendem Abtrieb nahezu ein Stehenbleiben des Kolbens innerhalb eines Kurbelwinkelbereichs symmetrisch um den oberen Totpunkt (OT). Anstelle des Hubzapfens einer konventionellen Kurbelwelle wird eine zweite, kleinere Kurbelwelle mit exzentrischem Hubzapfen wälzgelagert verbaut. Diese Kurbelwelle bildet zusammen mit innenverzahnten Hohlrädern ein Radpaar mit dem Kurbelgehäuse und führt dadurch eine Drehbewegung mit doppelter Geschwindigkeit entgegengesetzt zur Drehrichtung der ersten Kurbelwelle aus. Der Kolbenhub und somit das Verdichtungsverhältnis des Motors entsprechen, unabhängig der gewählten Exzentrizität, immer demselben Wert. Keine Exzentrizität stellt den Hubverlauf eines konventionellen Verbrennungsmotors dar. Mit steigender Exzentrizität ändert sich der Hubverlauf und ermöglicht einen Stillstand des Kolbens symmetrisch zu OT. Der Betrag der Exzentrizität definiert dabei die Dauer des Kol-benstillstands. Dadurch ist es möglich die Einflüsse der isochoren Verbrennung direkt mit denen einer konventionellen Kinematik innerhalb desselben Kurbelgehäuses zu vergleichen.
Als ergänzende Messtechnik zur Hoch- bzw. Niederdruckindizierung sowie Druck- und Temperaturmessung werden schnelle Oberflächentemperatursonden eingesetzt. Damit werden Temperaturverläufe an der Brennraumoberfläche kurbelwinkelaufgelöst erfasst.