Brennverfahrensentwicklung
Verbrennungsanomalien
Vertreter der Verbrennungsanomalien
In modernen aufgeladenen Ottomotoren treten unterschiedliche Verbrennungsanomalien auf. Die prominentesten Vertreter sind das Klopfen und die sogenannte Vorentflammung. Daneben können weitere irreguläre Verbrennungsphänomene auftreten, wie zum Beispiel die Glühzündung oder die vorzeitige Flammenlöschung. Die Auswirkungen reichen von komfortbeeinträchtigenden Geräuschemissionen bis hin zu schweren Motorschäden. Verbrennungsanomalien stellen eine ernstzunehmende Herausforderung in der Entwicklung effizienter Verbrennungsmotoren dar. Die gängigen Maßnahmen zur Vermeidung dieser unerwünschten Verbrennungsmoden haben im Allgemeinen Einbußen hinsichtlich des Motorwirkungsgrads zu Folge.
Abbildung 1
Darstellung des Druckverlaufs während einer Verbrennung bei Vollast sowie im Falle einer Vorentflammung. Ebenso ausgewiesen ist der Zeitpunkt der Funkenzündung.
Expertise bei der Untersuchung von Verbrennungsanomalien
Die Entwicklung von Gegenmaßnahmen, die zumindest eine Abschwächung der Auswirkungen der Verbrennungsanomalien ermöglichen, setzt ein grundlegendes Verständnis der beteiligten Prozesse voraus. Die Erfahrung lehrt uns, dass je nach Motortyp und Applikation unterschiedliche Vorgänge maßgebend sind. MOT beschäftigt sich seit ihrer Gründung mit der optischen und thermodynamischen Analyse irregulärer Verbrennungsphänomene. Die Umsetzung und Anwendung fortschrittlicher und anwendungsorientierter Visualisierungstechniken, ein wesentlicher Schwerpunkt des Leistungsspektrums von MOT, ermöglicht eine zielgerichtete Identifizierung der beteiligten Vorgänge.
Optische Analysen von Verbrennungsanomalien
Die Hochgeschwindigkeitsvisualisierung mit Aufnahmeraten von mehr als 50.000 Bildern in der Sekunde liefert belastbare Erkenntnisse zum Ursprungsort und zur Ursache von irregulären Verbrennungsereignissen. Glühende Feststoffpartikel oder brennende Tropfen, die mit der Strömung durch den Brennraum getragen werden, oder das Abplatzen von heißen Ablagerungen von den Brennraumwänden werden mithilfe dieser Messtechnik sichtbar. Werden zusätzlich Lichtleitersonden eingesetzt, die zum Beispiel in der Serienkerze des Motors untergebracht werden, kann eine hinreichend genaue räumliche Lokalisierung des Ursprungs solcher Ereignisse erfolgen. Im Regelfall wird die schnelle Hochdruckindizierung zur thermodynamischen Analyse ergänzend zur optischen Analytik herangezogen. Diese Informationen sind unerlässlich zur Identifizierung der Mechanismen, die den schädlichen Verbrennungsanomalien zugrunde liegen.
VIDEO 1
Mit dem Laden des Videos akzeptieren Sie die Datenschutzerklärung von YouTube.
Mehr erfahren
Referenzen:
[1] Magar, M., Spicher, U., Palaveev, S., Gohl, M. et al., „Experimental Studies on the Occurrence of Low-Speed Pre-Ignition in Turbocharged GDI Engines,“ SAE Int. J. Engines 8(2):495-504, 2015, doi:10.4271/2015-01-0753.
[2] Palaveev, S., Magar, M., Kubach, H., Schiessl, R. et al., „Premature Flame Initiation in a Turbocharged DISI Engine – Numerical and Experimental Investigations,“ SAE Int. J. Engines 6(1):54-66, 2013, doi:10.4271/2013-01-0252.
[3] Dahnz, C., Han, K., Spicher, U., Magar, M. et al., „Investigations on Pre-Ignition in Highly Supercharged SI Engines,“ SAE Int. J. Engines 3(1):214-224, 2010, doi:10.4271/2010-01-0355.
[4] Dahnz C, Spicher U. Irregular combustion in supercharged spark ignition engines–pre-ignition and other phenomena. Int J Engine Res 2010; 11: 485–498.
[5] Spicher, U., Magar, M., Gohl, M., Hadler, J., „Die Bedeutung des Motoröls bei der Entstehung der Vorentflammung“, MTZ- Motortechnische Zeitschrift, Ausgabe 1/2016.
