7 Reale Arbeitsprozessrechnung

7.1 Ein-Zonen-Zylinder-Modell
mit
⎡ ⎤
−0,
2 0,
8 0,
8 −0,
53 W
α = 127,
93 D p w T ⎢ ⎥
(7.21)
2
⎢⎣
m K ⎥⎦
w = C
1
c
Vh
T1
m + C2
( p − p0
)
p
1441V
41
24443
Verbrennungsglied
153
(7.22)
und p 1 , T1,
V1
bei Verdichtungsbeginn, d. h. bei "Einlass schließt". Für die Konstanten C 1
und C 2 erhält man durch Anpassung an Messwerte
⎧
cu
⎪6,
18 + 0,
417 : Ladungswechsel
⎪
cm
C 1 = ⎨
(7.23)
⎪
cu
2,
28 + 0,
308 : Verdichtung
/ Expansion
⎪
⎩
cm
⎧ −3
⎡ m ⎤
⎪6,
22⋅10
⎢ ⎥:
Vorkammer − Motor
⎪ ⎣s
K ⎦
C 2 = ⎨
. (7.24)
⎪ −3
⎡ m ⎤
⎪
3,
24⋅10
⎢ ⎥ : DI − Motor
⎩ ⎣s
K ⎦
Für den Einlassdrall c u cm
wird der Gültigkeitsbereich mit 0 ≤ c u cm
≤ 3 angegeben. Der
Drall wird im stationären Strömungsversuch auf dem Blasprüfstand mit der Methode nach
Tipelmann oder mit der Flügelrad-Methode ermittelt. Dabei wird ein Flügelrad mit dem
Durchmesser d im Abstand von 100 mm unterhalb des Zylinderkopfes in der Zylinderlaufbuchse
angeordnet. Die Strömung durch das Einlassventil wird dabei so eingestellt, dass
dieses Flügelrad mit der mittleren Kolbengeschwindigkeit c m angeströmt wird. Mit der zu
messenden Drehzahl n d des Flügelrades erhält man entsprechend
cu = Dπ
nd
(7.25)
die Umfangsgeschwindigkeit und damit den Drall.
Abhängig von den jeweiligen Phasen eines Arbeitsspieles werden einige Terme bzw. Parameter
in der Wärmeübergangsgleichung verändert. Dies führt zum Beispiel beim Übergang
zwischen Expansion und Ladungswechsel beim Öffnen des Auslassventils zu einem Sprung
in der Konstanten C 1.
Ebenso ist der Term mit der Konstanten C 2 nur nach dem Beginn der
Verbrennung gültig. Hier ist jedoch der Übergang zwischen der Kompressionsphase und der
Verbrennung durch den Term ( p − p0
) fließend.
Mit dem Term ( p − p0
) wird die Differenz zwischen dem Zylinderdruck bei Verbrennung
und dem Zylinderdruck im Schleppbetrieb angegeben. Der Druck p 0 kann dann über eine
Polytropenbeziehung aus dem Zylindervolumen berechnet werden. Die Bestimmung des
Polytropenexponenten n geschieht kurz vor der Verbrennung, indem die Polytropenexponenten
der z. B. letzten 10°KW vor Verbrennung gemittelt werden. Für p 0 ergibt sich dann