Praktkum Dslmotor, Grupp 5 St 1 1. Auswrtung Datn_Studntn.xls D ndzrt Lstung brchnt sch nach folgndr Forml: P = 2 n p V / T m H Z Dab st n d Drhzahl, p m dr ndzrt Mttldruck, V H das Hubvolumn und T Z d Anzahl dr Takt pro Arbtsspl. D Drhzahl n, das Hubvolumn V H und d Taktzahl T Z snd konstant, wodurch d ndzrt Lstung nur noch n Funkton von p st. Durch Varaton dr Kraftstoffmass wrd dr ndzrt Mttldruck jdoch annährnd konstant ghaltn. Somt st P unabhängg vom Ensprtzztpunkt. m D ffktv Lstung P jdoch wrd mt spätrr Ensprtzung tndnzll größr. En möglch Erklärung hrfür st, dass mt frührm Ensprtzztpunkt auch dr Sptzndruck und somt d hydrodynamsch Rbung n dn Lagrn stgt. D Rbung stllt dn b wtm größtn Vrlust dar. Somt wrdn thrmodynamsch Ursachn für dsn Vrlauf von P ncht vrmutt. 6,2 Ensprtzbgnn - Indzrt Lstung 6,15 P_ [kw] 6,1 6,5 6, 4,55 Ensprtzbgnn - Effktv Lstung 4,5 P_ff [kw] 4,45 4,4 4,35 St 1
Praktkum Dslmotor, Grupp 5 St 2 Dr ffktv Kraftstoffvrbrauch b und dr ndzrt Kraftstoffvrbrauch b brchnn sch nach folgndn Formln: b B Ks = = ; P m t P b = B P Bdngt durch Rbungsvrlust und Wandwärmvrlust st dr ffktv höhr als dr ndzrt Kraftstoffvrbrauch. Dr Kraftstoffvrbrauch st aufgrund ds bssrn Wrkungsgrads b frühr Ensprtzung grngr. b_, b_ [g/kwh] 32 3 28 26 24 Ensprtzbgnn - Effktvr/ Indzrtr Kraftstoffvrbrauch D Ensprtzmass wrd aus obn gnanntn Gründn rhöht. b_ b_ Ensprtzmass [mg/asp] Ensprtzbgnn - Ensprtzmass 37 36 35 34 33 32 St 2
Praktkum Dslmotor, Grupp 5 St 3 Dr Zündvrzug brchnt sch aus dr Dffrnz zwschn Brnnbgnn und Ensprtzbgnn umgrchnt n Mllskundn. Im Brch -1 vor OT st dr Zündvrzug am grngstn, da hr d Tmpratur und dr Druck hr Maxmum habn. Dr Vrsatz zum OT st auf thrmodynamsch Vrlust zurückzuführn. Dr Anstg b frührn Ensprtzztpunktn st auf das grngr Druckund Tmpraturnvau zurückzuführn. Dsr Effkt wrd b spätrn Ensprtzztpunktn von nm zusätzlchn übrlagrt. Durch d rhöht Kraftstoffmass wrd mhr Kraftstoff vrdampft und so d Brnnraumtmpratur ndrgr. Damt st dr Anstg zu spätrn Ensprtzztpunktn größr. Zündvrzug [ms] Ensprtzbgnn - Zündvrzug,3,28,26,24,22,2,18,16,14,12 Dr Druckanstg dp / dϕ st drkt abhängg vom Zündvrzug und hat damt nn ähnlchn Vrlauf. Wrd nach OT ngsprtzt wrd ntggn dm Druckabfall durch d Bwgung ds Kolbns nach untn, dr Vrbrnnungsdruck aufgbaut. Damt st dr Sptzndruck ncht so hoch. Auch dr Druckgradnt wär b dsr Ensprtzmass zu nm frührn Ensprtzztpunkt noch höhr. 14 Ensprtzbgnn - Druckgradnt dp/dph [bar/] 13 12 11 1 9 8 St 3
Praktkum Dslmotor, Grupp 5 St 4 Schwärzungszahl FSN und dr NOx Antl snd ggnläufg. Mt spätrm Ensprtzztpunkt ghn d NOx Wrt aufgrund ndrgrr Brnnraumtmpraturn nach untn. Hnggn st dann auch d Zt für d Oxdaton ds Kohlnstoffs grngr was zu nr höhrn Schwärzung führt. 3. SOI=6 NOx - Schwärzungszahl Schwärzung FSN 2.5 2. 1.5 1..5 SOI=-8. 15 25 3 35 Auch dr ndzrt Kraftstoffvrbrauch und dr NOx Antl snd ggnläufg. Dr Kraftstoffvrbrauch st aufgrund ds bssrn Wrkungsgrads b frühr Ensprtzung grngr. 23 225 SOI=6 NOx - Indzrt Kraftstoffvrbrauch b_ [g/kwh] 215 21 25 SOI=-8 15 25 3 35 St 4
Praktkum Dslmotor, Grupp 5 St 5 Dr NOx Antl nmmt mt stgndm maxmaln Zylndrdruck zu, da mt höhrn Drückn auch höhr Tmpraturn ntsthn, was wdrum höhr NOx Wrt nach sch zht. p_max [bar] NOx - Maxmalr Zylndrdruck 16 15 SOI=-8 14 13 12 11 SOI=6 9 8 15 25 3 35 Mt fallndr Abgastmpratur stgt d NOx Konzntraton. D Abgastmpratur stgt b spätr Ensprtzung an, was auf d grngr Zt für dn Wandwärmübrgang zurückzuführn st. 52 NOx - Abgastmpratur T_Abg [ C] 5 48 46 44 SOI=6 SOI=-8 42 4 15 25 3 35 Wchtgst Erknntns aus dn Dagrammn st, dass Ruß und NOx ncht glchztg blbg mnmrbar snd, sondrn abhängg und ggnläufg Größn snd (Stchwort: Zlkonflkt). So kann man ntwdr n Optmum bdr Größn suchn, odr d Schadstoff hrausfltrn. Da dr Ensprtzztpunkt b vrschdnn Arbtspunktn varrt wrd, kann nur dr zwt Wg n snnvoll und wrksam Mthod dr Emssonsmndrung sn. St 5
Praktkum Dslmotor, Grupp 5 St 6 2. Arbtsprozssdatn D Dagramm zgn dn Druckvrlauf, dn Vrlauf ds Raldrucks, d Msswrt dr Injktornadl, sow d Injktorspannung zum nn übr dn Kurblwnkl m Brch von - 3 bs 4 um dn OT und zum andrn übr d Zt. 2.1 Dat dv491 D Ansturung dr Nadl bgnnt ca. 8 vor OT mt nm kurzn Vrzug bgnnt sch d Nadl zu hbn und st ca. 4 vor OT voll göffnt. Etwa hr bgnnt auch d Entzündung ds Gass, was am Druckanstg m Dagramm zu shn st. Dr Druckvrlauf st sttg und stgt auf ca. 16bar (7 n. OT) an. Glchztg mt dm Öffnn dr Nadl und ausströmn von Kraftstoff brcht dr Raldruck zusammn und fällt um 15bar ab. Etwa b Maxmalhub st das Mnmum rrcht. Anschlßnd pndlt dsr sch wdr auf nn Wrt n. Dr ztlch Mttlwrt lgt abr trotzdm ca. 8bar untr dm Ausgangsdruck, was auf n vrzögrt Nachfördrung aus dr Pump zurückzuführn st. 2.2 Dat dv494 In dn Dagrammn snd dslbn Vrläuf, w n 2.1 dargstllt. Dab snd d Vrläuf dr Injktornadl und ds Raldrucks prnzpll glch. D Ansturung dr Nadl rfolgt abr rst 3 vor OT. Damt wrd dr Brnnbgnn auf 2 nach OT gschobn, d.h. d Vrbrnnung wrd vrschlppt. Dr Druckanstg st flachr und s wrd nur n Maxmaldruck von 13bar (1 n. OT) rrcht. Das Drhmomnt wrd grngr sn als m Fall 2.1, da d Ensprtzzt b glchm Druck konstant st, d.h. konstant Kraftstoffmass. 2.3 Dat dv497 Dr Untrschd zu dn andrn Datn bstht wdrum m Ensprtzztpunkt. Dsr lgt b ca. 5 nach OT. Damt wrd auch dr Brnnbgnn auf 8 nach OT gschobn. D Vrbrnnung st noch spätr, als b 2.2 und s wrd nur n Maxmaldruck von 11bar rrcht. Das Drhmomnt müsst noch ndrgr lgn, da wdrum d Ensprtzzt b glchm Druck konstant st, d.h. konstant Kraftstoffmass. Dr Vrlauf ds Raldrucks st ähnlch dm n 2.1 und 2.2. St 6
Praktkum Dslmotor, Grupp 5 St 7 Dagramm für Mssungn dv491, dv494, dv497 Zylndrdruck, Raldruck, Nadlhub, Injktorspannung übr dm Kurblwnkl dv491 dv494 dv497 15 5 Zylndrdruck [bar] 14 135 13 Raldruck [bar] 125 1 115 1 15 1.5 3 Nadlhub [1^-3 mm] 1. Injktorspannung [V].5. -.5-1. -1.5-3 -2-1 1 2 3 4 Kurblwnkl [Grad] St 7
Praktkum Dslmotor, Grupp 5 St 8 Dagramm für Mssungn dv491, dv494, dv497 Zylndrdruck, Raldruck, Nadlhub, Injktorspannung übr dr Zt dv491 dv494 dv497 15 5 Zylndrdruck [bar] 14 135 13 Raldruck [bar] 125 1 115 1 15 1.5 3 Nadlhub [1^-3 mm] 1. Injktorspannung [V].5. -.5-1. -1.5-4 -3-2 -1 1 2 3 4 5 Zt [ms] St 8
Praktkum Dslmotor, Grupp 5 St 9 3. Dslmotor Knnfldr Knnfld spzfschr Kraftstoffvrbrauch und Knnfld Stckoxdmsson 2 18 212 21 29 21 217 b_ [g/kwh] 16 232 14 22 243 12 pm [bar] 1 46 21 8 23 6 24 25 4 3 2 4 15 25 3 35 4 45 Drhzahl [1/mn] 2 18 892 88 89 784 16 89 734 pm [bar] 14 12 1 8 61 89 126 89 61 74 61 31 74 735 6 31 16 4 2 5 16 15 25 3 35 4 45 Drhzahl [1/mn] St 9