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978-3-8440-0869-2
48,80 €
ISBN 978-3-8440-0869-2
Paperback
156 Seiten
122 Abbildungen
230 g
21 x 14,8 cm
Deutsch
Dissertation
März 2012
Andreas Ellenschläger
Bildung von Ablagerungen durch Biodiesel in einem Führungsspiel und deren versuchstechnische Bewertung
Ein vereinfachtes Verfahren zur Erzeugung von Ablagerungen durch vorgealterten Biodiesel wird vorgeschlagen, um aufwendige Tests an einem Vollmotor zu reduzieren. Es werden Grunderkenntnisse der Bildung von Ablagerungen und deren Entwicklung aufgezeigt. Hypothesen werden aufgestellt, um die Komplexität der Ablagerungsbildung, -zerstörung und deren Auswirkung im Fuel-Injection-Equipment (FIE) zu reduzieren. Es ist erstmals ein Prüfstand mit einer Auswerteeinheit entwickelt worden, welcher es erlaubt, Ablagerungen durch Kraftstoffe in engen zylindrischen Führungsspielen zu bilden und zu bewerten. Die Konstruktion des Versuchsmoduls ist mit einer Bolzen-Hülse-Geometrie vergleichbar. Eine Kraft-Weg-Messung erfolgt mit der entwickelten Auswerteeinheit. Mit einer konstanten Abzugsgeschwindigkeit der Hülse, definierten Haltezeiten und -positionen lässt sich auf das zeitliche Verhalten der Ablagerungen schließen.

Ablagerungen werden durch vorgealterten B20 (Sojamethylester) gebildet. Eine Veränderung der Kraft bei einer Kraft-Weg-Messung ist proportional zur Flächenabnahme. Entstandene Klebekräfte durch Ablagerungen, lassen sich durch axiale Schaltwege, von systemkritischen FIE Komponenten,nicht vollständig abbauen und führen somit zu einer dauerhaften Belastung. Die Fügeteilverschiebung bis zu einem Bruch der Ablagerungen wird unter Kompensation von elastischen Verformungen der Messvorrichtung bestimmt. Diese ist mit dem Schaltweg von systemkritischen, in axialer Richtung schaltenden Komponenten vergleichbar. Anhand der berechneten Scherspannung ist es möglich, unterschiedliche Dimensionen von FIE Komponenten, die unter einer vergleichbaren Belastung stehen, zu beurteilen.

Gebildete Ablagerungsdicken sind nicht proportional zur entstehenden Zugkraft. Es ist nicht möglich, anhand der Ablagerungsdicke eine Aussage über die Kraftauswirkung der Ablagerungen zu treffen. Ein Ablagerungswachstum tritt in engen Führungsspielen, in diesem statischen Versuch, mit einer Ausbildung von Zonen mit unterschiedlicher Struktur auf. Ein Mechanismus der Ablagerungsbildung in einem Führungsspiel wird aufgezeigt. Die Ablagerungszerstörung bzw. deren möglicher Mechanismus wird anhand eines Feder-Dämpfer-Systems diskutiert. Während der Versuchsdauer erfolgt durch einen entwickelten Prüfablauf die Nachbildung des Betriebes eines Verbrennungsmotors bzw. eines Einspritzsystems. Die Simulation erfolgt in den vier Phasen Betrieb, Abkühlung, Stillstand und Start.

Unterschiedliche Biodieselroh- und kraftstoffe sind derzeit erhältlich. Um die Auswirkungen der gebildeten Ablagerungen in variierenden Motorkonstruktionen und Einspritzkomponenten zu erkennen, sind umfangreiche Untersuchungen notwendig. Dieses Prüfverfahren stellt eine Analysemethode dar und zeigt auf, dass die Anhaftung von Ablagerungen und deren Auswirkung auf das Einspritzsystem durch eine Veränderung der Oberflächen die ein Führungsspiel bilden beeinflusst werden kann. Trotz einer glatten und feinen Oberflächenbeschaffenheit der Komponenten kann durch gezieltes Anfertigen von ungleichmäßigen Kerben oder Riefen die mögliche Klebekraft der gebildeten Ablagerungen reduziert werden.
Schlagwörter: FAME; Biodiesel; Ablagerung; Einspritzsystem; Alterung
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