Wenngleich der Motorsport auf den ersten Blick gewissermaßen nur einen sehr speziellen Anwendungsfall außerhalb des für die Entwicklung von Serienmotoren Relevanten abzubilden vermag, bieten sich im Detail doch äußerst interessante Fragestellungen, die, je nach Ausführung des technischen Reglements, auch für die Entwicklung von Serienmotoren von größtem Interesse sind oder zukünftig sein mögen. Gerade die aktuelle Entwicklung der Serien-Ottomotoren hin zum Downsizing und die damit verbundene Erhöhung der spezifischen Lasten erfordern ein tiefgreifendes Systemverständnis im Bereich der Kraftstoffaufbereitung sowie der Gemischbildung, Entflammung und Verbrennung. Mit steigender Motorlast kommen konventionelle Verfahren zur ottomotorischen Gemischbildung dabei zunehmend an ihre Grenzen, was sich letztlich anhand einer erhöhten Klopfneigung und der daraus resultierenden späten Schwerpunktlage der Verbrennung festmachen lässt. Hierbei kommt der für Gemischdosierung, -aufbereitung, -transport und -verteilung zur Verfügung stehenden Zeit eine bedeutende Rolle zu. Eine Optimierung der Gemischbildung kann dabei letzten Endes über die Güte der zugrundeliegenden Teilprozesse oder aber durch eine Verlängerung der dafür verfügbaren Zeit erreicht werden. Eine weitere Steigerung der Güte aller an der Gemischbildung beteiligten Prozesse versprechen Hohlkegelventile infolge der erheblich kleineren mittleren Tropfendurchmesser im Vergleich zu konventionellen Mehrlochdüsen. Daraus lässt sich unmittelbar ein Potential zur Erhöhung der Gemischqualität und somit zur Minimierung der Klopfneigung bei hohen Motorlasten ableiten. Um die spezifischen Nachteile direkteinspritzender Verfahren am Ottomotor zu minimieren, rückt seit einiger Zeit die Saugrohreinspritzung als Ergänzung zur Direkteinspritzung wieder vermehrt in den Fokus der Entwicklungen. Ziel ist hierbei die Kombination der systemspezifischen Vorteile - die sogenannte kombinierte Einspritzung. Diese Methode zur Kraftstoffzumessung lässt sich im Allgemeinen als Verlängerung der für die Gemischbildung zur Verfügung stehenden Zeit interpretieren. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen folgen letztlich der Fragestellung, welche Methode zur Optimierung der Gemischbildung für den vorliegenden Anwendungsfall am geeignetsten erscheint. Die vorliegende Arbeit soll daher als Beitrag zur weiteren Vertiefung des Verständnisses der Gemischbildungsvorgänge am hochaufgeladenen Ottomotor mit Luftmengenbegrenzung verstanden werden und deren Ergebnis eine methodische Einordnung des Potentials direkteinspritzender Verfahren (Mehrloch- und Hohlkegelventil) sowie eine Bewertung der um die Saugrohreinspritzung ergänzten, kombinierten Einspritzsysteme am Ottomotor für Anwendungen im Motorsport erlauben.      «

Wenngleich der Motorsport auf den ersten Blick gewissermaßen nur einen sehr speziellen Anwendungsfall außerhalb des für die Entwicklung von Serienmotoren Relevanten abzubilden vermag, bieten sich im Detail doch äußerst interessante Fragestellungen, die, je nach Ausführung des technischen Reglements, auch für die Entwicklung von Serienmotoren von größtem Interesse sind oder zukünftig sein mögen. Gerade die aktuelle Entwicklung der Serien-Ottomotoren hin zum Downsizing und die damit verbundene Erh...     »

Motorsport has always represented a fairly unique but equally challenging environment for engineers to develop exceptional solutions for the technical problems at the time and undoubtedly helped to pave the way for a successful transfer to modern production engines. Over the past few years, this transfer of innovative technologies has even strengthened due to fundamental changes in the technical regulations. Ever since, terms such as downsizing, turbocharging, and direct fuel injection, alongside with electrification, were introduced to a wide range of motorsport applications such as Formula 1, World Endurance Championship, and World Rally Championship. Consequently, today’s motorsport departments have qualified to meet the stringent requirements for the development of both race engines and series production engines. For spark ignited engines with direct fuel injection an increased degree of inhomogeneity due to insufficient mixture-formation processes at high engine speeds and / or engine loads leads to severe implications on engine performance by means of a considerable decrease of the knock limit. Hence, with regard to motorsport applications, improving upon the corresponding sub-processes of mixture-formation, i.e. metering, preparation, transport, and distribution of the air-fuel mixture becomes increasingly important for the subsequent combustion process. Accordingly, an optimisation of engine performance may be achieved by either an advanced quality of the above sub-processes of mixture-formation or by an extended period of time available for generating a preferably homogeneous air-fuel mixture. Due to the remarkably smaller mean droplet diameter, hollow cone injectors show potential in enhancing the quality of mixture-formation in comparison with conventional multi-hole injectors and hence raise the knock limit. In order to minimize the drawbacks of direct fuel injection, a combination of port fuel injection and direct fuel injection has been investigated in former scientific work. This particular injection strategy presumably leads to a reduction of local inhomogeneities due to a small fraction of fuel being injected into the intake ports. Most of the fuel mass, however, is injected directly into the combustion chamber and thus can make use of the specific advantages associated with direct fuel injection. Therefore, combined injection strategies may well be interpreted as an extended amount of time available for the corresponding processes of mixture-formation. As a matter of fact, continuously increasing engine loads require a profound knowledge of the underlying processes of mixture-formation, ignition, and combustion. For that reason, the aim of the present thesis is a fundamental assessment of the potential raise in engine performance by either of the above methods and hence may be regarded as a continuative contribution to the general understanding of mixture-formation in spark ignited engines. Both theoretical and experimental studies allow a classification of direct fuel injection as well as combined injection strategies for applications in motorsports.      «

Motorsport has always represented a fairly unique but equally challenging environment for engineers to develop exceptional solutions for the technical problems at the time and undoubtedly helped to pave the way for a successful transfer to modern production engines. Over the past few years, this transfer of innovative technologies has even strengthened due to fundamental changes in the technical regulations. Ever since, terms such as downsizing, turbocharging, and direct fuel injection, alongsid...     »