Wärmeeintrag im Ottomotor

In dieser Arbeit wird über Untersuchungen zum Wärmeeintrag im Ottomotor berichtet. Sowohl die Beschreibung der Motorreibung bei tiefen Temperaturen als auch der Wandwärmeeintrag in Abhängigkeit von Betriebsparametern werden betrachtet. Durch den kombinierten Einsatz von experimentellen und analytischen Methoden werden zudem Werkzeuge entwickelt, die in der thermischen Simulation von Ottomotoren eingesetzt werden können. Insbesondere bei tiefen Motortemperaturen stellt die Motorreibung eine nicht zu vernachlässigende Wärmequelle dar. Dabei wirkt die Motorreibung sowohl direkt in Form von Reibungswärme als auch indirekt durch eine Beeinflussung der Motorlast. Im Kontext thermischer Simulation ist es daher erforderlich, die Motorreibung quantitativ zu bestimmen. Ein neuartiges Analyseverfahren, die Dominanztemperaturmethode, ermöglicht die Erstellung kennfeldbasierter Reibmodelle auf Basis von instationären Strip-Down-Messungen. Der Reibmitteldruck des Motors wird dabei nach Baugruppen aufgeschlüsselt bestimmt. Die Zusammensetzung der Energiebilanz eines Ottomotors ist, auch unter betriebswarmen Bedingungen, stark von der applikativen Einstellung von Betriebsparametern beeinflusst. Eine systematische Vermessung eines Versuchsträgers auf dem Wärmebilanzprüfstand bildet die Basis für eine energetische Analyse von Applikationsparametern. Auf diesen Ergebnissen aufbauend werden analytische Ansätze zur rechnerischen Bestimmung des Wandwärmeeintrags auf deren Eignung am modernen Ottomotor untersucht. Die daraus abgeleiteten Erkenntnisse werden in ein thermisches Simulationsmodell überführt. Unter Einsatz dieses Simulationsmodells wird eine Potentialanalyse variabler Ventiltriebe durchgeführt sowie eine transiente Umschaltstrategie für den Betriebsmodus Zylinderabschaltung entwickelt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Weiterentwicklung von analytischen Methoden ihren Teil dazu beiträgt, das System Verbrennungsmotor noch besser zu verstehen.