Zyklische Schwankungen in hochoptimierten Ottomotoren: Experiment und Simulation einer Multiskalen-Wirkungskette

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Das übergeordnete Ziel der Forschungsgruppe ist die systematische Analyse von zyklischen Schwankungen als Voraussetzung für die weitere Optimierung moderner, ottomotorischer Brennverfahren. Aktuell wird der Betriebsbereich hochoptimierter Ottomotoren durch das Auftreten unerwünschter Verbrennungsphänomene wie Fehlzündung, unvollständigem Ausbrand oder Klopfen limitiert, die durch zyklische Schwankungen maßgeblich mit beeinflusst werden. Es existieren Strategien, um solche Ereignisse zu minimieren, allerdings reduzieren diese den thermischen Wirkungsgrad und führen damit zu erhöhten CO₂-Emissionen. Für eine weitere Optimierung zukünftiger Ottomotoren ist es daher erforderlich durch ein detailliertes Verständnis der Wirkkette zyklischer Schwankungen den Betriebsbereich zu erweitern und sicherzustellen, dass auch in der Nähe des Stabilitätsrandes ein effizienter Betrieb möglich ist. Hierfür wird ein fundamentales Verständnis der zyklischen Schwankungen essentiell.

Bisher sind Ursachen und Auswirkungen zyklischer Schwankungen weder vollständig verstanden noch prädiktiv beschreibbar. Unter Verwendung neuartiger, experimenteller Verfahren in Kombination mit innovativen Modellentwicklungen und Simulationsverfahren werden durch Vorwärts- und Rückwärtsanalyse der Multiskalen-Wirkungskette ein detailliertes Verständnis der Wirkmechanismen erreicht und prädiktive Simulationsmethoden entwickelt.