Inhaltsverzeichnis
 
Formelzeichen
Indizes
Schreibweisen
Abkürzungen
 
1 Einleitung
1.1 Historischer Rückblick
1.2 Forschung am Verbrennungsmotor
1.3 Der Sonderforschungsbereich "Motorische Verbrennung"
1.4 Ottomotoren
1.5 Dieselmotoren
1.6 Ausblick
1.7 Literatur
 
2 Strömung und Wärmeübergang im Motor
2.1 Strömung
2.1.0 Einführung
2.1.1 Geometrien der untersuchten Motormodelle
2.1.2 Strömung im Ansaugsystem
2.1.3 Bildung von Wirbelstrukturen
2.1.4 Verdichtung und Zerfall von Wirbelstrukturen
2.1.5 Einfluss des Dralls in der Zuströmung
2.1.6 Einfluss der Kolbenbodenform
2.1.6.1 Konfiguration mit Muldenkolben und zentrischer Ventilanordnung bei drallfreier Zuströmung
2.1.6.2 Konfiguration mit Muldenkolben und zentrischer Ventilanordnung bei drallbehafteter Zuströmung
2.1.7 Exzentrische Ventilanordnung
2.1.8 Mehrventilanordnung
2.1.9 Zyklische Schwankungen
2.1.10 Zusammenfassung
2.1.11 Literatur
2.2 Wärmeübergang
2.2.1 Mechanismen der Wärmeübertragung
2.2.2 Wärmeübertragung im Ansaugsystem
2.2.3 Wärmeübertragung im Brennraum
2.2.3.1 Bestimmung der Wandwärmeverluste im geschleppten Motor
2.2.3.2 Wandwärmeverluste im gefeuerten Motor
2.2.4 Zusammenfassung
2.2.5 Abbildungsverzeichnis
2.2.6 Literatur
 
3 Ottomotoren
3.1 Gemischbildung
3.1.1 Grundlagen der Gemischbildung
3.1.2 Tropfenverdampfung
3.1.3 Tropfen-Wand Kontakt
3.1.4 Gemischhomogenität
3.1.5 Zusammenfassung
3.1.6 Abbildungsverzeichnis
3.1.7 Literatur
3.2 Zündung
3.2.1 Grundlagen der Zündung
3.2.2 Zündsysteme (allgemein) - Hochspannungserzeugung
3.2.3 Zündkerzen (allgemein)
3.2.4 Plasmastrahlzündsystem - Konstruktive Entwicklung
3.2.5 Energieübertragung bei Plasmastrahlzündsystemen
3.2.6 Motorisches Verhalten bei der Plasmastrahlzündung im Vergleich zur Transistorspulenzündung
3.2.7 Zusammenfassung
3.2.8 Abbildungsverzeichnis
3.2.9 Literatur
3.3 Ottomotorische Verbrennung
3.3.1 Grundlagen der ottomotorischen Verbrennung
3.3.2 Reaktionskinetik
3.3.2.1 Die Reaktionsgeschwindigkeit
3.3.2.2 Stationarität von Zwischenprodukten
3.3.2.3 Komplexe Reaktionsschemata
3.3.2.4 Reduzierte Mechanismen
3.3.2.5 Die Struktur laminarer Flammen
3.3.3 Turbulente Flammenausbreitung
3.3.3.1 Längenskalen des turbulenten Strömungsfeldes
3.3.3.2 Messung der Spektralen Energiedichte im Einhubtriebwerk
3.3.3.3 Messung der Turbulenzintensitäten und der turbulenten Längenmaße im geschleppten Motor
3.3.3.4 Längenskalen des turbulenten Strömungsfeldes
3.3.3.5 Messung der Interaktionslängen bei der turbulenten Flammenausbreitung
3.3.3.6 Regimes der turbulenten vorgemischten Verbrennung
3.3.3.7 Modelle zur Beschreibung der turbulenten Flammenausbreitung in vorgemischten Systemen
3.3.3.8 Die Flammenflächendichte
3.3.3.9 Messung der Flammenflächedichte
3.3.3.10 Berechnung der Flammenflächendichte
3.3.3.11 Das „Coherent Flame Model“
3.3.3.12 Die Erweiterung des „Coherent Flame Model“
3.3.3.13 Simulation des gesamten Verbrennungsprozesses
3.3.3.14 Flammenkonturen
3.3.3.15 Flammendicke
3.3.3.16 Turbulente Flammengeschwindigkeit
3.3.3.17 Einfluss der Turbulenzintensität
3.3.3.18 Einfluss des Kompressionsverhältnisses
3.3.4 Zusammenfassung
3.3.5 Abbildungsverzeichnis
3.3.6 Literatur
3.4 Klopfen
3.4.1 Phänomenologische Betrachtung
3.4.2 Historischer Rückblick, Klopftheorien
3.4.2.1 Verdichtungs- oder Selbstzündungstheorie
3.4.2.2 Die Detonationstheorie
3.4.3 Ablauf der klopfenden Verbrennung
3.4.3.1 Selbstzündung
3.4.3.2 Klopfende Verbrennung im Motor
3.4.4 Simulationsrechnungen
3.4.4.1 Kinetik der Selbstzündung
3.4.4.2 Numerische Simulation des Übergangs von Deflagration zur Detonation (DDT)
3.4.5 Zusammenfassung
3.4.6 Abbildungsverzeichnis
3.4.7 Tabellenverzeichnis
3.4.8 Literatur
 
4 Dieselmotoren
4.1 Einspritzsysteme und Modellbrennkammer
4.1.1 Einspritzsysteme
4.1.2 Grundlagen zur Modellierung von Diesel-Einspritzsystemen
4.1.3 Druckkammer
4.1.4 Prüfstandsaufbau
4.1.5 Einspritztechnologie (Hochdruckmeßkammer)
4.1.6 Zusammenfassung
4.1.7 Abbildungsverzeichnis
4.1.8 Tabellenverzeichnis
4.1.9 Literatur
4.2 Strahlausbreitung, Zerstäubung und Verdampfung
4.2.1 Einführung
4.2.2 Strahlausbreitung
4.2.2.1 Grundlagen der Strahlausbreitung
4.2.2.2 Randbedingungen
4.2.2.3 Strahlstruktur
4.2.2.4 Eindringtiefe
4.2.2.5 Einfluß des Grenzzustandes
4.2.2.6 Einfluß des Einspritzsystems
4.2.2.7 Wandeinfluß
4.2.3 Zerstäubung
4.2.3.1 Grundlagen des Strahlzerfalls
4.2.3.2 Zerstäubungsmodelle
4.2.3.3 Tropfenzerfall
4.2.3.4 Kollision und Koagulation
4.2.3.5 Strahlentstehung
4.2.4 Verdampfung
4.2.4.1 Grundlagen der Tropfenverdampfung
4.2.4.2 Modelle
4.2.4.3 Wandfilmverdampfung
4.2.4.4 Tropfenphase
4.2.4.5 Gasphase
4.2.5 Zusammenfassung
4.2.6 Abbildungsverzeichnis
4.2.7 Tabellenverzeichnis
4.2.8 Literatur
4.3 Selbstzündung
4.3.1 Grundlagen der dieselmotorischen Selbstzündung
4.3.2 Zündverzug
4.3.3 Selbstzündung im Dieseleinspritzstrahl
4.3.3.1 Grundlagen der Selbstzündung im Dieseleinspritzstrahl
4.3.3.2 Einfluß motorrelevanter Parameter auf die Selbstzündung im Freistrahl
4.3.3.3 Einfluß von Wänden auf die Selbstzündung im Dieseleinspritzstrahl
4.3.3.4 Empirische Gleichungen zur Bestimmung von Zündverzug und Zündort
4.3.4 Zusammenfassung
4.3.5 Abbildungsverzeichnis
4.3.6 Literatur
4.4 Verbrennung, Schadstoffbildung und Akustik
4.4.1 Verbrennung
4.4.1.1 Grundlagen der dieselmotorischen Verbrennung
4.4.1.2 Das Flamelet- Konzept
4.4.1.3 Reaktionskinetik und Zündung
4.4.1.4 Flammenausbreitung im Dieselmotor
4.4.2 Schadstoffbildung
4.4.2.1 Grundlagen der Schadstoffbildung
4.4.2.2 Ruß- und Stickoxidbildung im direkteinspritzenden Dieselmotor
4.4.2.3 Partikel-Stickoxid-Tradeoff
4.4.2.4 Örtlich und zeitlich aufgelöste Rußbildung und Rußoxidation im Dieseleinspritzstrahl
4.4.3 Akustik
4.4.3.1 Grundlagen der Motorakustik
4.4.3.2 Mechanisches Geräusch
4.4.3.3 Verbrennungsgeräusch
4.4.3.4 Schwankungen im Verbrennungsgeräusch
4.4.3.5 Druckwellen im Brennraum
4.4.4 Zusammenfassung
4.4.5 Abbildungsverzeichnis
4.4.6 Tabellenverzeichnis
4.4.7 Literatur
 
5 Geometrische Einflüsse
5.1 Allgemeine Betrachtungen
5.2 Betriebs- und Schadstoffverhalten Ottomotoren
5.2.1 Einfluß des Hub-Bohrungsverhältnisses
5.2.2 Variation von Brennraumform und Verdichtungsverhältnis
5.2.3 Einfluß des Hub-Bohrungsverhältnisses beim 2- und 4-Ventilmotor
5.2.3.1 Grunddaten der untersuchten Varianten
5.2.3.2 Teillastuntersuchungen
5.2.3.3 Vollastuntersuchungen
5.2.3.4 Wertung
5.2.4 Einfluß des Zylinderhubvolumens beim Vierventilmotor
5.2.4.1 Teillastuntersuchungen
5.2.4.2 Vollastverhalten
5.2.4.3 Wertung
5.3 Betriebs- und Schadstoffverhalten Dieselmotoren
5.3.1 Einfluß des Hub-Bohrungsverhältnisses
5.3.1.1 Wertung
5.3.2 Einfluß des Zylinderhubvolumens
5.4 Vergleichende Betrachtung Otto- und Dieselmotoren
5.5 Verwendete Formelzeichen und Abkürzungen
5.6 Abbildungsverzeichnis
5.7 Tabellenverzeichnis
5.7 Literatur
 
6 Meßtechnische Verfahren
6.1 Sondenmeßtechniken
6.1.1 Getaktete Gasentnahme
6.1.2 Wärmestromsondenmeßtechnik
6.1.2.1 Aufbau einer eindimensionalen Wärmestromsonde
6.1.2.2 Zweidimensionale Wärmestromsonde
6.1.2.3 Kalibrierung einer Wärmestromsonde
6.1.2.4 Literatur
6.2 Streulichtmethoden
6.2.1 Mie-Streuung zur Bestimmung der Tropfenverteilung
6.2.1.1 Prinzip des Meßverfahrens
6.2.1.2 Besonderheiten bei der Messung am heißen Einspritzstrahl
6.2.1.3 Literatur
6.2.2 Planare Laser Velocimetry
6.2.2.1 Meßprinzip
6.2.2.2 Bildauswertung
6.2.2.3 Auswerteverfahren der Particle Tracking Velocimetry
6.2.2.4 Auswerteverfahren der Particle Image Velocimetry
6.2.2.5 Bildaufnahme
6.2.2.6 Folgeverhalten der Partikel
6.2.2.7 Streulichtverhalten der Partikel
6.2.2.8 Lichtschnittbildung
6.2.2.9 Anwendungshinweise
6.2.2.10 Wahl der Versuchs- und Auswerteparameter
6.2.2.11 Ergebnisvalidierung und -verarbeitung
6.2.2.12 Literatur
6.2.3 Laser-Doppler-Anemometrie
6.2.3.1 Funktionsprinzip
6.2.3.2 Signalauswertung
6.2.3.3 Praktische Ausführung
6.2.3.4 Zwei-Punkt-LDA-Messung
6.2.3.5 Literatur
6.2.4 Phasen-Doppler-Anemiometrie
6.2.4.1 Funktionsprinzip
6.2.4.2 Praktische Realisierung
6.2.4.3 Signalauswertung
6.2.4.4 Literatur
6.2.5 Tomographische Holographie
6.2.5.1 Der konventionelle Off-axis Aufbau
6.2.5.2 Die Dunkelfeldholographie
6.2.5.3 Bildtrennung bei der konventionellen Off-axis Holographie
6.2.5.4 Literatur
6.2.6 Ramanspektroskopie
6.2.6.1 Prinzip der Meßtechnik
6.2.6.2 Experimenteller Aufbau
6.2.6.3 Berechnung des stöchiometrischen Luftfaktors
6.2.6.4 Darstellung der Ergebnisse in einem "Film"
6.2.6.5 Literatur
6.2.7 CARS Spektroskopie
6.2.7.1 Grundlagen
6.2.7.2 Experimentelle Umsetzung
6.2.7.3 Durchführung der Messungen
6.2.7.4 Auswertung
6.2.7.5 Konzentrationsmessungen
6.2.7.6 Literatur
6.3 Verfahren die auf Lichtbrechung beruhen
6.3.1 Schlierenoptische Meßverfahren
6.3.1.1 Aufbau der im SFB 224 eingesetzten Schlierenoptik
6.3.1.2 Literatur
6.3.2 Interferometrie
6.3.2.1 Prinzip
6.3.2.2 Interferogrammauswertung
6.3.2.3 Mach-Zehnder Interferometrie
6.3.2.4 Optische Tomographie
6.3.2.5 Literatur
6.4 Emissionsmeßtechniken
6.4.1 Vielfach-Lichtleiter-Meßtechnik
6.4.1.1 Meßprinzip
6.4.1.2 Adaption am Versuchsträger
6.4.1.3 Datenerfassung und Auswertung
6.4.1.4 Bewertung
6.4.1.5 Literatur
6.4.2 Emissionsspektroskopie
6.4.2.1 Theoretische Grundlagen
6.4.2.2 Meßtechnische Realisierung
6.4.2.3 Literatur
6.5 Lichtextinktionsmeßtechniken
6.5.1 Eindimensionale Lichtextinktionsmeßtechnik
6.5.2 Zweidimensionale Lichtextinktionsmeßtechnik
6.5.3 Literatur
6.6 Laserinduzierte Floureszenz (LIF)
6.6.1 Einleitung
6.6.2 Prinzip der laserinduzierten Floureszenz
6.6.3 Optischer Aufbau
6.6.4 Beispielhafte Ergebnisse
6.6.5 Grenzen der Meßtechnik
6.6.6 Literatur
6.7 Abbildungsverzeichnis
 
7 Numerische Verfahren
7.1 Einleitung
7.2 Erhaltungsgleichungen
7.2.1 Konservative und nichtkonservative Form
7.2.2 Transformation auf krummlinige, zeitabhängige Koordinaten
7.2.3 Anfangs- und Randbedingungen
7.3 Diskrete Formulierung
7.3.1 Gitter
7.3.2 Finite-Volumen-Verfahren
7.3.3 Zeitliche Integration und Operator-Splitting
7.3.4 Stoßauflösende Verfahren
7.4 Zwei neue Algorithmen zur Simulation der Ausbreitung von Vormischflammen
7.4.1 Numerisches Verfahren zur Berechnung der Flammenausbreitung mit der Volume-Of-Fluid-Methode
7.4.2 Erweitertes Godunov-Typ-Verfahren zur Berechnung schneller Vormischflammen und des Deflagrations-Detonations-Übergangs
7.5 Zusammenfassung
7.6 Abbildungsverzeichnis
7.7 Literatur

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