Lichtleiterbasierte Methoden zur optischen Analyse von räumlichen Verbrennungsprozessen und Verbrennungsanomalien in Ottomotoren
Kyung-Man Han
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Kyung-Man Han, Lichtleiterbasierte Methoden zur optischen Analyse von räumlichen Verbrennungsprozessen und Verbrennungsanomalien in Ottomotoren (2010), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832598136
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Beschreibung / Abstract
In der vorliegenden Arbeit werden Möglichkeiten zum Einsatz lichtleiterbasierter Messtechniken für die Untersuchung von Verbrennungsprozessen vorgestellt. Der Fokus der Dissertation liegt auf der Entwicklung eines neuartigen Mess- und Auswerteverfahrens zur Analyse der räumlichen Flammenfrontausbreitung in Ottomotoren. Basis der Untersuchungen ist die an Verbrennungsmotoren erstmals umgesetzte simultane Mehrfach-Endoskopie. Bei der Diskussion dieser Methodik werden sowohl Themen der motorischen Verbrennungsdiagnostik als auch wesentliche Aspekte aus dem Bereich der rechnergestützten 3D-Rekonstruktion behandelt. Im Rahmen von Grundsatzuntersuchungen werden Ergebnisse aus der räumlichen Verbrennungsanalyse vorgestellt, die zum einen die visuelle Darstellung der rekonstruierten Flammenausbreitung und zum anderen die kurbelwinkelabhängige Entwicklung des Flammenvolumens wiedergeben. Darüber hinaus werden Auswertemethoden zur Beschreibung der örtlichen Flammenschwerpunktslage beschrieben. Im Zusammenhang mit Erkenntnissen aus der thermodynamischen Betrachtung soll dargestellt werden, welche Rückschlüsse sich durch die zusätzlichen Informationen aus der dreidimensionalen Flammenrekonstruktion auf den Verbrennungsablauf ziehen lassen.
Weitere Einsatzmöglichkeiten der Lichtleitermesstechnik werden anhand von Untersuchungen zu Verbrennungsanomalien in Ottomotoren aufgezeigt. Im Rahmen der Analyse von Vorentflammungen wird auf deren unterschiedliche Ausprägungsmöglichkeiten eingegangen. Bei der Diskussion wird auf die grundlegenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten motorischer Verbrennung bei unterschiedlichen Randbedingungen sowie auf vorhandenes Wissen über Selbstzündungsprozesse zurück gegriffen.
Weitere Einsatzmöglichkeiten der Lichtleitermesstechnik werden anhand von Untersuchungen zu Verbrennungsanomalien in Ottomotoren aufgezeigt. Im Rahmen der Analyse von Vorentflammungen wird auf deren unterschiedliche Ausprägungsmöglichkeiten eingegangen. Bei der Diskussion wird auf die grundlegenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten motorischer Verbrennung bei unterschiedlichen Randbedingungen sowie auf vorhandenes Wissen über Selbstzündungsprozesse zurück gegriffen.
Inhaltsverzeichnis
- BEGINN
- 1 Einleitung
- 2 Ottomotorische Verbrennung
- 2.1 Vorgemischte Verbrennung
- 2.2 Diffusionsverbrennung
- 2.3 Teilweise vorgemischte Verbrennung
- 2.4 Vergleichsprozess und Wirkungsgrad der konventionell-ottomotorischen Verbrennung
- 2.5 Verbrennungsanomalien in Ottomotoren
- 2.6 Spektrale Eigenschaften ottomotorischer Verbrennung
- 3 Stand des Wissens zur dreidimensionalen Visualisierung
- 3.1 Messtechnische Ansätze
- 3.2 Diskussion numerischer Rekonstruktionsverfahren
- 4 Methodenentwicklung zur räumlichen Verbrennungsvisualisierung
- 4.1 Realisierter Ansatz zur Flammenrekonstruktion
- 4.2 Messtechnik
- 4.3 Rekonstruktionsprinzip
- 4.4 Programmstrukturierung
- 5 Untersuchungen zur räumlichen Flammenausbreitung
- 5.1 Versuchsträger und Versuchsaufbau
- 5.2 Methoden zur Verbrennungsanalyse
- 5.3 Variation der Einlassströmung
- 5.4 Auswertung der Flammenschwerpunktlage
- 5.5 Variation des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
- 6 Untersuchungen zu Verbrennungsanomalien
- 6.1 Versuchsträger und Versuchsaufbau für Untersuchungen zu Vorentflammungen
- 6.2 Durch Diffusionsflammen eingeleitete Vorentflammung
- 6.3 Vorentflammung mit sequenzieller Selbstzündung
- 6.4 Spontane Vorentflammung bei Hochaufladung
- 6.5 Versuchsträger und Versuchsaufbau für Untersuchungen zu Glühzündungen
- 6.6 Ergebnisse zu Glühzündungen
- 7 Zusammenfassung
- 8 Anhang
- 8.1 Klassenstrukturen für die objektorientierte Programmierung
- 8.2 Übersicht zu den verwendeten OpenSource-Bibliotheken
- Formelzeichen und Abkürzungen
- Literaturverzeichnis