DE102005037279B3 - Method of determining properties of flow within cylinder during operation of combustion engine is based on stationary flow measurement data - Google Patents

Method of determining properties of flow within cylinder during operation of combustion engine is based on stationary flow measurement data Download PDF

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Abstract

The method involves determining a measure of flow as a function of parameters characterizing the stroke of the inlet valve. The air flow which flows at an operating point of the engine is determined dependent on the stroke of the inlet valve. Parameters are determined for quantitative evaluation of the flow inside the cylinder. The dominant rotary pulse of the charge flowing in the cylinder at the respective operating point and/or the average angular velocity is determined together with the geometry of the cylinder.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Eigenschaften der Zylinderinnenströmung beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine auf Grundlage stationärer Strömungsmessdaten.The The present invention relates to a method for determining Characteristics of the cylinder internal flow during operation of an internal combustion engine based on stationary Flow measurement data.

Im Rahmen der Entwicklung von Verbrennungskraftmaschinen werden zunehmend Methoden zur Ermittlung von Eigenschaften der Zylinderinnenströmung angewendet. Entsprechend der Veröffentlichung „Dreidimensionale Messung der Ladungsbewegung mit Doppler Global Velocimetry" in der Motortechnischen Zeitschrift 2/2003, Jahrgang 64, Seite 106–110, erlaubt das darin beschriebene laser-optische Messverfahren auf effiziente Weise umfassende Analysen von Strömungsvorgängen im Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine. In der Vergangenheit konzentrierten sich diese Analysen auf die stationäre Einlassströmung. Da der Ladungswechsel und die Kompression der Zylinderladung jedoch instationäre Vorgänge sind, ist ebenfalls eine Analyse instationärer Strömungsvorgänge im Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine von großer Bedeutung. So offenbart der oben genannte Artikel, dass Analysen periodischer Strömungen im Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine mittels eines Zylinderkopfes mit aktivem Ventiltrieb durchgeführt wurden. Weiterhin wird die Eignung dieses laser-optischen Messverfahrens auch für Analysen von Strömungsvorgängen im Zylinder bei dem Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine beschrieben. Auf der Grundlage dieser Analysen von Strömungsvorgängen im Zylinder bei dem Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine können wiederum Korrelationsbetrachtungen mit Kennwerten, die zur Bewertung des Betriebsverhaltens der Verbrennungskraftmaschine dienen, durchgeführt werden. So ist beispielsweise eine Korrelationsbetrachtung zwischen einer Kenngröße, welche die Bewegung der Ladung im Zylinder beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine in Form einer Drallzahl beschreibt und der messtechnisch ermittelten Partikelemission der Verbrennungskraftmaschine in einem Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine möglich.in the The development of internal combustion engines is becoming increasingly important Methods for determining properties of the cylinder internal flow applied. According to the publication "Three-dimensional Measurement of the charge movement with Doppler Global Velocimetry "in the engine technology Journal 2/2003, year 64, page 106-110, allows the described therein laser-optical measuring methods in an efficient way comprehensive analyzes of flow processes in the Cylinder of an internal combustion engine. Concentrated in the past These analyzes are based on the stationary inlet flow. There However, the charge change and the compression of the cylinder charge unsteady operations are also an analysis of transient flow processes in the cylinder of an internal combustion engine of great Importance. Thus, the above article discloses that analyzes periodic currents in the cylinder of an internal combustion engine by means of a cylinder head performed with active valve train were. Furthermore, the suitability of this laser-optical measuring method also for Analyzes of flow processes in the Cylinder described in the operation of an internal combustion engine. Based on these analyzes of cylinder flow during operation an internal combustion engine can in turn correlation considerations with characteristic values which are used to evaluate the operating behavior of the internal combustion engine serve, performed become. For example, a correlation analysis between a characteristic which the movement of the charge in the cylinder during operation of an internal combustion engine describes in the form of a swirl number and the metrologically determined Particle emission of the internal combustion engine at an operating point the internal combustion engine possible.

Die Adaption der zur Durchführung des laser-optischen Messverfahrens erforderlichen Vorrichtungen, gemäß der genannten Veröffentlichung, an eine Verbrennungskraftmaschine, zum Zweck der Analyse von Strömungsvorgängen, die bei dem Betrieb dieser Verbrennungskraftmaschine im Zylinder auftreten, ist jedoch sehr aufwendig und kostenintensiv.The Adaptation of the implementation the laser-optical measuring method required devices, according to said Publication, to an internal combustion engine, for the purpose of analyzing flow processes, the occur in the cylinder during operation of this internal combustion engine, However, it is very expensive and expensive.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Ermittlung von Eigenschaften der Zylinderinnenströmung beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine auf Grundlage stationärer Strömungsmessdaten ermöglicht.Of the The present invention is based on the object, a method to provide the determination of properties of the cylinder internal flow during Operation of an internal combustion engine based on stationary flow measurement data allows.

Lösungsolution

Die Aufgabe wird für Verfahren gemäß dem Oberbegriff durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche gelöst.The Task is for Method according to the preamble solved by the characterizing features of the claims.

Erfindungsgemäß wird dementsprechend ein Verfahren vorgeschlagen, welches folgende Schritte umfasst:

  • – Ermittlung einer den Durchfluss als Funktion des Hubes der Einlassventile charakterisierenden Kenngröße in einem stationären Strömungsversuch,
  • – Ermittlung des Luftmassenstroms, der in einem Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit vom Hub der Einlassventile über die Einlassventile strömt,
  • – Ermittlung von Kennzahlen zur quantitativen Bewertung der Zylinderinnenströmung in einem stationären Strömungsversuch,
  • – Ermittlung des im jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine vorherrschenden Drehimpulses der in dem Zylinder strömenden Ladung und/oder Ermittlung der im jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine vorherrschenden mittleren Winkelgeschwindigkeit der in dem Zylinder strömenden Ladung aus dem Drehimpuls und der Geometrie der Zylinders.
Accordingly, a method is proposed according to the invention which comprises the following steps:
  • Determination of a parameter characterizing the flow rate as a function of the lift of the inlet valves in a stationary flow test,
  • Determination of the air mass flow which flows at an operating point of the internal combustion engine as a function of the lift of the intake valves via the intake valves,
  • Determination of characteristic numbers for the quantitative evaluation of the cylinder internal flow in a stationary flow test,
  • - Determining the prevailing at the operating point of the internal combustion engine angular momentum of the charge flowing in the cylinder and / or determination of the prevailing in each operating point of the internal combustion engine average angular velocity of the charge flowing in the cylinder from the angular momentum and the geometry of the cylinder.

Die einzelnen Verfahrensschritte sowie ihre Wirkungen untereinander werden im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The individual process steps and their effects with each other will be explained in more detail in connection with the embodiment.

Es ist von Vorteil, dass das erfindungsgemäße Verfahren auf Grundlage eines stationären Strömungsversuches eine Berechnung der Eigenschaften der Zylinderinnenströmung beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine erlaubt. Dazu ist es neben dem stationären Strömungsversuch lediglich erforderlich, die Temperatur und den Druck vor den Einlaßventilen sowie den Druck nach den Einlassventilen im jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine messtechnisch zu erfassen.It is advantageous that the method according to the invention, based on a stationary flow test, calculates the properties of the cylinder internal flow during the operation of a combustion engine allowed. For this purpose, apart from the steady-state flow test, it is only necessary to measure the temperature and the pressure upstream of the intake valves and the pressure downstream of the intake valves at the respective operating point of the internal combustion engine.

Auf Grundlage der nunmehr bekannten Größen kann auf vorteilhafte Weise der Luftmassenstrom, der im jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine, in Abhängigkeit vom Hub der Einlassventile über die Einlassventile strömt, ermittelt werden.On Basis of the now known sizes can advantageously the air mass flow, which at the respective operating point of the internal combustion engine, dependent on from the stroke of the inlet valves over the Inlet valves are flowing, be determined.

Mittels des auf diese Weise berechneten Luftmassenstroms ist es wiederum vorteilhaft möglich, unter Nutzung der Algorithmen zur Bestimmung von Kennzahlen zur quantitativen Bewertung der Zylinderinnenströmung in einem stationären Strömungsversuch, den im jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine vorherrschenden Drehimpuls der in dem Zylinder strömenden Ladung zu ermitteln.through it is again the air mass flow calculated in this way advantageously possible, using the algorithms for the determination of key figures for quantitative assessment of the cylinder internal flow in a stationary flow test, the prevailing at the respective operating point of the internal combustion engine To determine angular momentum of the charge flowing in the cylinder.

Weiterhin ist eine Ermittlung der im jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine vorherrschenden mittleren Winkelgeschwindigkeit der in dem Zylinder strömenden Ladung aus dem Drehimpuls und der Geometrie der Zylinders auf einfache Weise möglich.Farther is a determination of the respective operating point of the internal combustion engine prevailing mean angular velocity in the cylinder flowing Charge from the angular momentum and the geometry of the cylinder to simple Way possible.

Es ist ein wesentlicher Vorteil, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne aufwendige Adaption der zur Durchführung des laser-optischen Messverfahrens erforderlichen Vorrichtungen, allein auf Grundlage von stationären Strömungsversuchen, Korrelationsbetrachtungen zwischen einer Kenngröße, welche die Bewegung der Ladung im Zylinder beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine beschreibt und messtechnisch ermittelten Kenngrößen einer Verbrennungskraftmaschine in einem Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine möglich sind.It is a significant advantage that by means of the method according to the invention without elaborate adaptation of the for performing the laser-optical measuring method required devices based solely on stationary flow tests, Correlation considerations between a characteristic that determines the movement of the Charge in the cylinder during operation of an internal combustion engine describes and metrologically determined characteristics of an internal combustion engine are possible in an operating point of the internal combustion engine.

Es ist im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht von Bedeutung, ob zur Ermittlung von Kenngrößen, welche die Bewegung der Ladung im Zylinder beschreiben, ein laser-optisches Messverfahren zur Anwendung kommt. Vielmehr ist es ebenfalls möglich, auf Grundlage von drehbar im Zylinder oder einem Abbild des Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten, rotierenden Flügelrädern, Flügelringen oder Strömungsgleichrichtern ermittelte Kenngrößen, welche die Bewegung der Ladung im Zylinder beschreiben, zu nutzen.It is not important in the context of the present invention, whether for the determination of parameters, which describe the movement of the charge in the cylinder, a laser-optical Measuring method is used. Rather, it is also possible to Base of rotatable in the cylinder or an image of the cylinder an internal combustion engine arranged, rotating vanes, wing rings or flow straighteners determined parameters which describe the movement of the charge in the cylinder to use.

Weiterhin ist die Ermittlung des Luftmassenstroms, der in einem Betriebspunkt in Abhängigkeit vom Hub der Einlassventile über die Einlassventile strömt, nicht auf das beschriebene Verfahren beschränkt, sondern kann auch auf Grundlage von Näherungsrechnungen erfolgen.Farther is the determination of the mass air flow that is at an operating point dependent on from the stroke of the intake valves the inlet valves are flowing, not limited to the described method, but also can Basis of approximate calculations respectively.

Beispielhaft wird hier die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.exemplary Here, the application of the method according to the invention is shown.

Erfindungsgemäß wird zunächst in einem stationären Strömungsversuch eine Variation des Hubes der Einlassventile hv einer Verbrennungskraftmaschine durchgeführt, wobei die Druckdifferenz

Figure 00040001
über den Einlassventilen konstant gehalten und der sich einstellende, über die Einlassventile strömende Luftmassenstrom m .0 messtechnisch ermittelt wird.According to the invention, a variation of the lift of the intake valves h v of an internal combustion engine is first carried out in a stationary flow test, wherein the pressure difference
Figure 00040001
kept constant over the inlet valves and the adjusting, flowing through the inlet valves air mass flow m. 0 is determined by measurement.

Auf Grundlage des Zusammenhanges

Figure 00040002
kann nun die Durchflusszahl αK bezüglich der Kolbenfläche AK als Funktion des Hubes hv der Einlassventile berechnet werden. Die Temperatur vor den Einlaßventi len T01, der Druck vor den Einlassventilen p01 und der Druck nach den Einlassventilen p02 werden jeweils messtechnisch erfasst. Die Werte für die spezifische Gaskonstante R und den Isentropenexponenten κ für Luft sind allgemein bekannt oder Tabellen zu entnehmen.Based on the context
Figure 00040002
Now, the flow rate α K can be calculated with respect to the piston area A K as a function of the stroke h v of the intake valves. The temperature in front of the intake valves T 01 , the pressure upstream of the intake valves p 01 and the pressure downstream of the intake valves p 02 are respectively detected by measurement. The values for the specific gas constant R and the isentropic exponent κ for air are generally known or can be found in tables.

Bei dem Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine variiert, im Gegensatz zu dem stationären Strömungsversuch, u. a. die Druckdifferenz

Figure 00050001
über den Einlassventilen in Abhängigkeit von dem Hub der Einlassventile hv und in Abhängigkeit des jeweiligen Betriebspunktes der Verbrennungskraftmaschine. Mittels der in dem stationären Strömungsversuch berechneten Durchflusszahl αK bezüglich der Kolbenfläche AK als Funktion des Hubes hv und durch Umstellung des Zusammenhanges
Figure 00050002
kann der Luftmassenstrom m .1 der in einem Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit vom Hub der Einlassventile hv über die Einlassventile strömt, berechnet werden. Wobei der Hub der Einlassventile hv über eine normierte Einlassventilöffnungszeit τ ausgedrückt ist, die beim Öffnen der Einlassventile den Wert 0 und beim Schließen der Einlassventile den Wert 1 hat.In the operation of an internal combustion engine varies, in contrast to the steady-state flow test, inter alia, the pressure difference
Figure 00050001
via the intake valves as a function of the lift of the intake valves h v and as a function of the respective operating point of the internal combustion engine. By means of the calculated in the stationary flow test flow rate α K with respect to the piston area A K as a function of the stroke h v and by changing the context
Figure 00050002
can the air mass flow m. 1 which flows at an operating point of the internal combustion engine in response to the lift of the intake valves h v via the intake valves are calculated. Where the lift of the intake valves h v is expressed over a normalized intake valve opening time τ which is 0 when the intake valves are opened and 1 when the intake valves are closed.

Die Temperatur vor den Einlaßventilen T01, der Druck vor den Einlassventilen p01 und der Druck nach den Einlassventilen p02 werden im jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine messtechnisch, beispielsweise durch eine Kombination einer dynamischen Hochdruckmessung in dem Zylinder und einer dynamischen Nie derdruckmessung in den Ansaug- und Abgaskanälen beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine, erfasst. Die Werte für die spezifische Gaskonstante R und den Isentropenexponenten κ für Luft sind allgemein bekannt oder Tabellen zu entnehmen.The temperature upstream of the intake valves T 01 , the pressure upstream of the intake valves p 01 and the pressure downstream of the intake valves p 02 are measured in the respective operating point of the internal combustion engine, for example by a combination of a dynamic high-pressure measurement in the cylinder and a dynamic Niedruckmessung in the intake and exhaust ducts in the operation of an internal combustion engine detected. The values for the specific gas constant R and the isentropic exponent κ for air are generally known or can be found in tables.

Weiterhin erfolgt, durch eine Anwendung eines geeigneten Messverfahrens, parallel zu der Variation des Hubes der Einlassventile hv einer Verbrennungskraftmaschine, eine Ermittlung von Kennzahlen zur quantitativen Bewertung der Zylinderinnenströmung, so genannten Ladungsbewegungskennzahlen. Eine Ermittlung derartiger Kennzahlen erfolgt beispielsweise mit dem laser-optischen Messverfahren „Doppler Global Velocimetry" in Form einer flächenhaften Erfassung der drei Geschwindigkeitskomponenten cx, cy und cz der Zylinderinnenströmung in einer oder mehreren Messebenen des Zylinders.Furthermore, by applying a suitable measuring method, parallel to the variation of the stroke of the inlet valves h v of an internal combustion engine, a determination of characteristic numbers for the quantitative evaluation of the cylinder internal flow, so-called charge motion characteristics. A determination of such characteristic numbers takes place, for example, with the laser-optical measuring method "Doppler Global Velocimetry" in the form of a two-dimensional detection of the three velocity components c x , c y and c z of the cylinder internal flow in one or more measurement planes of the cylinder.

Eine mögliche Kennzahl zur quantitativen Bewertung der Zylinderinnenströmung ist die so genannte Drallzahl D(τ), welche die Intensität der Zylinderinnenströmung um die Zylinderachse z in Abhängigkeit vom Hub der Einlassventile hv beschreibt. Die Drallzahl D(τ) kann auf Grundlage der tangentialen Komponente des Geschwindigkeitsvektors ctFE eines einzelnen Flächenelementes und dem radialen Abstand des Flächenelementes von der Zylinderachse rFE und dem Betrag des Massenstroms durch ein Flächenelement |Δm .FE| wie folgt berechnet werden:

Figure 00060001
wobei der Zylinderradius rzyl bekannt ist, der Volumenstrom V . aus dem messtechnisch ermittelten, über die Einlassventile strömenden Luftmassenstrom m . bestimmt werden kann und die Normdichte der Luft ρn Tabellen zu entnehmen ist. Dabei beschreibt Mz das Drehmoment der Strömung der Ladung um die Zylinderachse.One possible measure for the quantitative evaluation of the cylinder internal flow is the so-called swirl number D (τ), which describes the intensity of the cylinder internal flow around the cylinder axis z as a function of the lift of the intake valves h v . The swirl number D (τ) can be calculated on the basis of the tangential component of the velocity vector c tFE of a single surface element and the radial distance of the surface element from the cylinder axis r FE and the magnitude of the mass flow through a surface element | Δm. FE | calculated as follows:
Figure 00060001
wherein the cylinder radius r zyl is known, the volume flow V. from the metrologically determined, flowing through the inlet valves air mass flow m. can be determined and the standard density of the air ρ n tables is shown. M z describes the torque of the flow of the charge around the cylinder axis.

Die auf diese Weise ermittelte Drallzahl D(τ) ist jedoch lediglich auf eine Messebene bezogen, daher ist es zweckmäßig, an weiteren Messebenen entlang der Zylinderachse die drei Geschwindigkeitskomponenten cx, cy und cz der Zylinderinnenströmung flächenhaft zu erfassen und auf die oben beschriebene Weise unabhängige Drallzahlen Di(τ) je Messebene zu berechnen, wobei der Abstand der jeweiligen Messebene von einem Koordinatenursprung, etwa der Ebene der Zylinderkopfdichtung, durch die Variable Δz1 bezeichnet ist.The swirl number D (τ) determined in this way is, however, only with respect to a measuring plane, therefore, it is expedient, in further measuring planes along the cylinder axis, the three velocity components c x to detect c y and z c of the cylinder flow-dimensionally and described for the above To calculate independent swirl numbers D i (τ) per measurement plane, wherein the distance of the respective measurement plane from a coordinate origin, such as the plane of the cylinder head gasket, by the variable .DELTA.z 1 is designated.

Es besteht nun die Möglichkeit mit

Figure 00070001
eine auf das Messvolumen bezogene Drallzahl DVol(τ) für n Messebenen zu berechnen, wobei H Summe aller Δz repräsentiert.There is now the possibility with
Figure 00070001
to calculate a swirl number D Vol (τ) related to the measurement volume for n measurement planes, where H represents the sum of all Δz.

Es ist nun weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, auf Grundlage der im stationären Strömungsversuch ermittelten Werte, den im jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine vorherrschenden Drehimpuls der in dem Zylinder strömenden Ladung zu berechnen. Dazu wird der Zusammenhang

Figure 00070002
zur Ermittlung der Drallzahl D(τ) nach dem Drehmoment der Strömung der Ladung um die Zylinderachse Mz(τ) wie folgt umgestellt
Figure 00080001
wobei für weitere Betrachtungen die Drallzahl D(τ) durch die auf das Messvolumen bezogene Drallzahl DVol(τ) ersetzt wird
Figure 00080002
wobei mittels dieses Zusammenhangs das Drehmoment der Strömung der Ladung um die Zylinderachse Mz(τ) in Abhängigkeit vom Hub der Einlassventile hv unter Nutzung des ermittelten Luftmassenstroms m .1, der in einem Betriebspunkt in Abhängigkeit vom Hub der Einlassventile hv über die Einlassventile strömt und der auf das Messvolumen bezogenen Drallzahl DVol(τ) für n Messebenen errechnet werden kann.It is further provided according to the invention to calculate, based on the values determined in the stationary flow test, the angular momentum prevailing in the respective operating point of the internal combustion engine of the charge flowing in the cylinder. This is the context
Figure 00070002
for determining the swirl number D (τ) according to the torque of the flow of charge around the cylinder axis M z (τ) as follows
Figure 00080001
wherein, for further considerations, the swirl number D (τ) is replaced by the swirl number D vol (τ) related to the measurement volume
Figure 00080002
wherein by means of this relationship, the torque of the flow of the charge around the cylinder axis M z (τ) in dependence on the stroke of the intake valves h v using the determined air mass flow m. 1 , which flows at an operating point in response to the lift of the intake valves h v via the intake valves and on the measured volume related swirl number D vol (τ) can be calculated for n measurement planes.

Nunmehr besteht die Möglichkeit, den im jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine auf Grundlage des Zusammenhangs

Figure 00080003
vorherrschenden Drehimpuls I1ges der in dem Zylinder strömenden Ladung zu berechnen. Dabei beschreibt der Term tES – tEÖ die Zeitspanne zwischen dem Öffnen und dem Schließen der Einlassventile in dem jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine.Now there is the possibility that in each operating point of the internal combustion engine based on the context
Figure 00080003
prevailing angular momentum I 1ges to calculate the charge flowing in the cylinder. In this case, the term t ES -t EÖ describes the time span between the opening and the closing of the intake valves in the respective operating point of the internal combustion engine.

Weiterhin ist es nun möglich, die im jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine vorherrschende Winkelgeschwindigkeit ω aus dem Drehimpuls I1ges der in dem Zylinder strömenden Ladung und der Geometrie der Zylinders auf Grundlage von

Figure 00090001
zu berechnen, wobei für das Trägheitsmoment J verschiedene Wirbelarten im Zylinder der Verbrennungskraftmaschine angenommen werden können, beispielsweise ein Festkörperwirbel. Durch Aufsummierung der Werte des Luftmassenstroms m .1, der in einem Betriebspunkt in Abhängigkeit vom Hub der Einlassventile hv zwischen dem Öffnen der Einlassventile und dem Schließen der Einlassventile über die Einlassventile strömt, kann die Masse mges1 der Ladung, welche in dem jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine im Zylinder verbleibt, berechnet werden.Furthermore, it is now possible that prevailing at the respective operating point of the internal combustion engine angular velocity ω from the angular momentum I 1ges of the charge flowing in the cylinder and the geometry of the cylinder based on
Figure 00090001
to calculate, for the moment of inertia J different types of vortex in the cylinder of the internal combustion engine can be assumed, for example, a solid-state vortex. By adding up the values of the air mass flow m. 1 , which flows at an operating point in response to the lift of the intake valves h v between the opening of the intake valves and the closing of the intake valves via the intake valves, the mass m ges1 of the charge remaining in the cylinder at the respective operating point of the internal combustion engine can be calculated ,

Die Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit ω kann ebenfalls auch in der zylindrischen Kolbenmulde einer Verbrennungskraftmaschine auf diese Weise ermittelt werden, wobei dazu lediglich der Radius der Kolbenmulde rKM anstelle des Radius des Zylinders rzyl zu Grunde gelegt wird.The determination of the angular velocity ω can also be determined in the cylindrical piston recess of an internal combustion engine in this manner, whereby only the radius of the piston recess r KM is used instead of the radius of the cylinder r cyl .

Claims (4)

Verfahren zur Ermittlung von Eigenschaften der Zylinderinnenströmung beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine auf Grundlage stationärer Strömungsmessdaten, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Ermittlung einer den Durchfluss als Funktion des Hubes der Einlassventile charakterisierenden Kenngröße in einem stationären Strömungsversuch, – Ermittlung des Luftmassenstroms, der in einem Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit vom Hub der Einlassventile über die Einlassventile strömt, – Ermittlung von Kennzahlen zur quantitativen Bewertung der Zylinderinnenströmung in einem stationären Strömungsversuch, – Ermittlung des im jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine vorherrschenden Drehimpulses der in dem Zylinder strömenden Ladung, und/oder Ermittlung der im jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine vorherrschenden mittleren Winkelgeschwindigkeit der in dem Zylinder strömenden Ladung aus dem Drehimpuls und der Geometrie der Zylinders.Method for determining properties of the cylinder internal flow during operation of an internal combustion engine based on stationary flow measurement data, characterized in that the method comprises the following steps: - Determining a characteristic characterizing the flow as a function of the lift of the intake valves in a stationary flow test, - Determining the air mass flow, the - Determining ratios for quantitatively evaluating the cylinder internal flow in a steady-state flow test, - Determining the prevailing in each operating point of the internal combustion engine angular momentum of the charge flowing in the cylinder, and / or at an operating point of the internal combustion engine in response to the lift of the intake valves Determining the prevailing at the respective operating point of the internal combustion engine mean angular velocity of the charge flowing in the cylinder au s the angular momentum and the geometry of the cylinder. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Durchfluss charakterisierende Kenngröße die Durchflusszahl αK bezüglich der Kolbenfläche AK ist.A method according to claim 1, characterized in that the flow characterizing characteristic is the flow rate α K with respect to the piston surface A K. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Luftmassenstroms, der in einem Betriebspunkt in Abhängigkeit vom Hub der Einlassventile über die Einlassventile strömt, auf Grundlage von Näherungsrechnungen erfolgt.Method according to claims 1 to 2, characterized that the determination of the air mass flow, in an operating point dependent on from the stroke of the intake valves the inlet valves are flowing, based on approximate calculations he follows. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung von Kennzahlen zur quantitativen Bewertung der Zylinderinnenströmung in einem stationären Strömungsversuch auf Grundlage eines laser-optischen Messverfahrens, auf Grundlage von drehbar im Zylinder oder einem Abbild des Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten, rotierenden Flügelrädern, Flügel ringen oder Strömungsgleichrichtern ermittelte Kenngrößen, welche die Bewegung der Ladung im Zylinder beschreiben, erfolgt.Method according to Claims 1 to 3, characterized that the determination of indicators for the quantitative evaluation of Cylinder flow in a stationary flow test based on a laser-optical measuring method, based on of rotatable in the cylinder or an image of the cylinder of an internal combustion engine arranged, rotating vanes, wings wrestle or flow straighteners determined parameters which describe the movement of the charge in the cylinder takes place.
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