Hans-Jürgen Berner

Calculating the thermodynamic properties of burnt gas and vapor fuel for user-defined fuels

For real working-process simulations it is essential to know the caloric properties of the working fluid, such as the specific enthalpy and the real gas constant. When using standard-fuels there are established models which describe the caloric variables as functions of temperature, air/fuel-ratio and pressure. In each case, these models were developed for a certain fuel composition and their application to alternative fuels is limited or not valid at all. Thus, an approach is discussed, which is valid for any user-defined fuel.For real working-process simulations it is essential to know the caloric properties of the working fluid, such as the specific enthalpy and the real gas constant. When using standard-fuels there are established models which describe the caloric variables as functions of temperature, air/fuel-ratio and pressure. In each case, these models were developed for a certain fuel composition and their application to alternative fuels is limited or not valid at all. Thus, an approach is discussed, which is valid for any user-defined fuel.

Berechnung der thermodynamischen Stoffwerte von Rauchgas und Kraftstoffdampf beliebiger Kraftstoffe

For real working-process simulations it is essential to know the caloric properties of the working fluid, such as the specific enthalpy and the real gas constant. When using standard-fuels there are established models which describe the caloric variables as functions of temperature, air/fuel-ratio and pressure. In each case, these models were developed for a certain fuel composition and their application to alternative fuels is limited or not valid at all. Thus, an approach is discussed, which is valid for any user-defined fuel.For real working-process simulations it is essential to know the caloric properties of the working fluid, such as the specific enthalpy and the real gas constant. When using standard-fuels there are established models which describe the caloric variables as functions of temperature, air/fuel-ratio and pressure. In each case, these models were developed for a certain fuel composition and their application to alternative fuels is limited or not valid at all. Thus, an approach is discussed, which is valid for any user-defined fuel.

Transient simulation with scavenging in the turbo spark-ignition engine

A promising approach to decrease fuel consumption in spark-ignition engines involves supercharging with an exhaust-gas turbocharger, by way of which load point shifting and/or longer transmission ratios can be shown. Direct injection provides additional benefits, when combined with exhaust-gas turbocharging and the use of devices for manipulating the phasing of inlet and exhaust control times. On account of the many degrees of freedom this mode of operation offers, the use of computational simulations to design the gas exchange is extremely advantageous, to reduce both time and expense during development. To this end, the effects of scavenging in a turbo SI engine at full load were thoroughly examined at the Institute for Internal Combustion Engines and Automotive Engineering (IVK) with the aid of a comprehensive development toolkit.

Transiente Simulation mit Scavenging beim Turbo-Ottomotor

Einen vielversprechenden Ansatz zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs von Ottomotoren stellt die Aufladung mittels eines Abgasturboladers dar, wodurch Lastpunktverschiebungen und/oder langere Ubersetzungen dargestellt werden konnen. Durch die Direkteinspritzung konnen in Kombination mit Abgasturboaufladung sowie der Verwendung von Vorrichtungen zur Manipulation der Phasenlage von Ein- und Auslasssteuerzeiten zusatzliche positive Aspekte ermoglicht werden. Aufgrund der vielen Freiheitsgrade dieses Betriebsmodus ist eine Verwendung von Simulationsrechnungen zur Auslegung des Ladungswechsels auserst vorteilhaft, um sowohl den Zeit- als auch den Kosten-bedarf wahrend der Entwicklung zu reduzieren. Am IVK wurden hierzu mit Hilfe eines umfassenden Entwicklungswerkzeugkastens die Effekte der Luftspulung bei einem Turbo-Ottomotor in der Volllast umfassend untersucht.

Stoffwerte von Rauchgas und Kraftstoffdampf beliebiger Kraftstoffe

Fur die Motorprozessrechnung ist die Kenntnis der kalorischen Stoffgrosen des Arbeitsgases von elementarer Bedeutung. Fur Standardkraftstoffe gibt es hierfur etablierte Modelle, die diese Grosen als Funktion von Temperatur, Druck und Luftverhaltnis beschreiben. Allerdings wurden diese Ansatze jeweils fur eine ganz bestimmte Kraftstoffzusammensetzung aufgestellt, und ihre Ubertragbarkeit auf alternative Kraftstoffe ist begrenzt oder nicht zulassig. Deshalb wurde am FKFS ein Ansatz fur beliebige Kraftstoffe entwickelt.

Untersuchung zur Luftspülung im Ladungswechsel eines Vierzylinder Ottomotors mit einflutiger Aufladung

Die Aufladung von Ottomotoren nimmt im Sinne einer Effizienzsteigerung und damit einer Senkung von Verbrauch und Emissionen stark an Bedeutung zu. Downsizing in Verbindung hoher Aufladegrade ist dabei eine treibende Kraft dieses Entwicklungstrends. In diesem Zusammenhang entsteht ein Zielkonflikt zwischen der Forderung nach hoher spezifischer Leistung mit geringem spezifischem Verbrauch im Nennleistungsbereich und einem guten Ansprechverhalten bei niedriger Motordrehzahl (Low-End Torque). Im PKW-Fahrzeugbereich hat sich zur Verbesserung der Agilitat von Aufladeeinheit und Verbrennungsmotor das Prinzip der Stosaufladung oft in Kombination mit einem spulenden Ladungswechsel etabliert.

Differences in Efficiency between SI Engine and Diesel Engine

For discussing the differences in efficiency between a SI engine and a diesel engine in the vehicle a detailed split of loss calculation is used normally as method. The comparison of engine concepts at identical operating points gives only limited information. Using a modified method, now the concept-specific load collectives are taken also into account. In this article differences in efficiency between a SI engine and a diesel engine is introduced on basis of this method. Furthermore a split of loss calculation for the gas exchange is described, which allows to evaluate efficiency increasing measures for the gas exchange. The results are part of a research project (No. 875), which was put by the Research Association for Combustion Engines (FVV, Frankfurt/Main, Germany) and processed at the Research Institute of Automotive Engineering and Vehicle Engines Stuttgart (FKFS, Germany).