Abstimmung der Steuerzeiten mit AVL-GCA zur Volllaststeigerung im gesamten Drehzahlbereich

Wichtigstes Ziel in der Rennsport-Motorenentwicklung ist die Reduzierung der Rundenzeit. Um hier einen merklichen Einfluss ausüben zu können, reicht es nicht, lediglich die Spitzenleistung zu steigern, es muss vielmehr die komplette Volllastkurve optimiert werden. Das vom Motor gelieferte Drehmoment hängt im höchsten Maße vom Fanggrad, also von der bei Einlassschluss (ES) im Zylinder befindlichen Luftmasse ab – dies lässt sich durch den volumetrischen Wirkungsgrad ηvol quantifizieren.

Abb 1: Druckverläufe Nockenwelle 1

Abb 2: Druckverläufe Nockenwelle 2

Bei Saugmotoren kann der Ventilhubverlauf den volumetrischen Wirkungsgrad erheblich beeinflussen. Meist limitiert das Reglement die Variation der Steuerzeiten von Ein- und Auslass im Rennbetrieb. Umso mehr gilt es, die Öffnungszeiten über das gesamte Drehzahlband sehr genau zu untersuchen, optimal abzustimmen und dann entsprechend festzulegen.

Abb 3: Ventilhub* - Abb 4: Massenstrom*

*Nockenwelle 1 – gestrichelt, Nockenwelle 2 – durchgezogen

Der Einsatz von AVL-GCA erlaubt ein besseres Verständnis von Phänomenen wie Spülen oder Einlass-Rückströmen, welche eine entscheidende Rolle im Bezug auf den Fanggrad spielen. Durch die Kombination von „Messwerkzeug“ AVL-GCA mit dem Simulationswerkzeug AVL-BOOST ist es dem Ingenieur möglich, Testvarianten zu reduzieren, was letztlich zur Senkung der Entwicklungszeit führt. Die Messungen von den am Prüfstand gefahrenen Varianten Nockenwelle 1 und Nockenwelle 2 verdeutlichen diesen Prozess;sie zeigen die entsprechenden Druckkurven (Einlass, Zylinder und Auslass), die im Betrieb mit den beiden verschiedenen Nockenwellenprofilen erfasst wurden (Abbildungen 1 bis 4).

Für Nockenwelle 2 sieht man bei den Ventilhubkurven eine grössere Ventilüberschneidung als bei Nockenwelle 1, dies führt zu höherem Spülmassenstrom und somit zu mehr Füllung. Höherer Füllgrad in Verbindung mit schnellerem Umsatz führt zu höherem Spitzendruck p_max, der letztlich die gewünschte Erhöhung des Drehmoments bewirkt.

Abb 5: Druckverlauf - Abb 6: Brennverlauf und Brennfunktion

*Nockenwelle 1 – gestrichelt, Nockenwelle 2 – durchgezogen

Bei Untersuchung von hochdrehenden Rennmotoren bietet AVL-GCA hohe Genauigkeit in der Verbrennungsanalyse und stellt ein verlässliches Werkzeug zur Beurteilung bei Parametervariation und deren Einfluss auf den gesamten Prozess dar.

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