Verbrennungsmotoren

Verbrennungsmotoren sind aktuell unverzichtbarer Bestandteil der individuellen Mobilität.
Auch zukünftig wird dieses Antriebskonzept eine Stütze des Verkehrs bleiben.

Das Ingenieurbüro TWB verfügt über eine langjährige Erfahrung
in der Thermodynamik-, Strömungs- und Reaktionskinetiksimulation von Verbrennungsmotoren.

Unser modularer Entwicklungsprozess erlaubt grundlegende Einblicke in die innermotorischen Vorgänge.
Die einzelnen Bausteine können individuell eingesetzt werden.
Die Strömungssimulation (CFD - Computational Fluid Dynamics) innerhalb des Prozess basiert auf OpenFOAM®

Methodik

Adaptive Gitterbewegung (Adaptive Meshing)

Die Bewegung des Berechnungsgitters wird mit einem adaptiven, parallelen Algorithmus dargestellt.
Ein zeitintensiver Vernetzungsprozess kann somit eingespart werden.
Insbesondere bei Simulation von Parameter- und Geometrievarianten kommt dieser Vorteil zur Geltung.
Restgasverteilung Einspritzsimulation

Strömungsanalyse (Flow Analysis)

Die gezielte Auswertung der Strömungsgrößen im Brennraum erlaubt
bereits vor der eigentlichen Verbrennungssimulation
Aussagen über die zu erwartende Verbrennungscharakteristik.

3D-Strömungssimulation

Direkteinspritzung (Direct injection)

Die Adaption der Direkteinspritzung auf das Brennverfahren liefert eine Vielzahl von Parametern.
Mittels CFD-Simulationen werden Injektorposition, Einspritzzeitpunkt
und -strategie zur Aufteilung der Kraftstoffmasse auf mehrere Einspritzungen untersucht.

Einspritzsimulation

Verbrennung (Combustion)

Die Simulation der Verbrennung liefert tiefe Einblicke in das Zusammenspiel von Ladungsbewegung,
Gemischverteilung und Zündung. Das optimale Zusammenspiel dieser Größen erlaubt die Entwicklung effizienter Triebwerke.

Flammenfronten

Abnormale Verbrennung (Abnormal Combustion)

Zyklisch auftretende Verbrennungsanomalien wie beispielsweise motorisches Klopfen
begrenzen die theoretisch mögliche Effizienz moderner Motoren.
Mittels Reaktionskinetik errechnen wir die Limits eines Verbrennungssystems.

Unter den Namen Mega-Klopfen (Mega-Knock), Super-Klopfen (Super-Knock) oder LSPI (Low Speed Pre-Ignition)
ist ein Phänomen bekannt, das zur sofortigen mechanischen Beschädigung von Motorkomponenten führen kann.
TWB verbindet hier die Erfahrung bei der Simulation von CFD und Reaktionskinetik
mit einem stochastischen Verfahren zur örtlichen Prognose der Wahrscheinlichkeit von Mega-Klopfen.

Vergleich von Klopf-Modellierungen (links) und CFD-Simulation von Mega-Klopfen (rechts)

Emissionen (Emissions)

Die Kombinierte Anwendung von Strömungssimulationen und Reaktionskinetik
erlaubt ebenso die Bestimmung von Emissionen.

Last modified: 2015/05/11 14:25