@inproceedings{MuehlbauerRablRottengruber, author = {M{\"u}hlbauer, Christian and Rabl, Hans-Peter and Rottengruber, Hermann}, title = {Akustische Optimierung von mechatronischen Direkteinspritzsystemen und Analyse der Auswirkungen auf die Robustheit im Systembetrieb}, series = {Motor- und Aggregate-Akustik: 11. Magdeburger Symposium, Tagungsband}, volume = {11}, booktitle = {Motor- und Aggregate-Akustik: 11. Magdeburger Symposium, Tagungsband}, publisher = {Otto-von-Guericke-Universit{\"a}t}, address = {Magdeburg}, doi = {10.25673/36611}, pages = {32 -- 51}, abstract = {The tightening of the emission legislation and political and social demands for sustainable mobility are forcing the automotive industry to develop complex, high precision mechatronic drive systems. The increasing precision of mechatronic components generally leads to an increase in structural excitation and thus to a rise in noise. The socalled ticking of the fuel injection system has a rather low sound pressure level compared to the residual engine noise. Nevertheless, the impulsive and high frequency noise character leads to a decline concerning the perception of comfort and sound quality. In order to identify the sound quality of fuel injection systems as a frontloading measure, a system test bench has been developed which represents the structureborne and airborne sound radiation of the stand-alone injection system in a close to series configuration. In this paper, measures for the acoustic optimization of injection systems and their effects on the robustness of the system are discussed. The focus is on engine idling, since at this operating point the ticking of the injectors and the high-pressure pump can be perceived most clearly due to the low masking effects of other noise sources. For this purpose, the injection parameters were measured during full engine operation and transferred to the system test bench. By using a special development control unit, it was possible to modify the parameters, quantify their influence on the acoustic behavior and, based on this, define NVH optimized control strategies. For the robustness evaluation of the NVH optimized control strategies, key functions of the injection system were analyzed under varying boundary conditions in system operation on an injection rate test bench.}, language = {de} } @inproceedings{MuehlbauerRablRottengruber, author = {M{\"u}hlbauer, Christian and Rabl, Hans-Peter and Rottengruber, Hermann}, title = {Akustische Analyse und Optimierung von mechatronischen Kraftstoffeinspritzsystemen}, series = {Tagungsband DAGA 2019 - 45. Jahrestagung f{\"u}r Akustik, 18.-21. M{\"a}rz 2019, Rostock}, booktitle = {Tagungsband DAGA 2019 - 45. Jahrestagung f{\"u}r Akustik, 18.-21. M{\"a}rz 2019, Rostock}, publisher = {Deutsche Gesellschaft f{\"u}r Akustik}, address = {Berlin}, isbn = {978-3-939296-14-0}, pages = {647 -- 650}, language = {de} } @inproceedings{RiegerMuehlbauerRabletal., author = {Rieger, Anna and M{\"u}hlbauer, Christian and Rabl, Hans-Peter and Weber, Rainer}, title = {Dissonanz als Bewertungskriterium multi-tonalen Schalls}, series = {Fortschritte der Akustik - DAGA 2020: 46. Deutsche Jahrestagung f{\"u}r Akustik}, booktitle = {Fortschritte der Akustik - DAGA 2020: 46. Deutsche Jahrestagung f{\"u}r Akustik}, publisher = {Deutsche Gesellschaft f{\"u}r Akustik e.V.}, pages = {788 -- 791}, language = {de} } @article{GaertnerRablZink, author = {G{\"a}rtner, Uwe and Rabl, Hans-Peter and Zink, Uwe}, title = {Exhaust Gas Aftertreatment of the Future}, series = {MTZ worldwide}, volume = {79}, journal = {MTZ worldwide}, number = {7-8}, publisher = {Springer}, doi = {10.1007/s38313-018-0060-2}, pages = {70 -- 75}, language = {en} } @article{KuepperArtmannPischingeretal., author = {K{\"u}pper, Carsten and Artmann, Christina and Pischinger, Stefan and Rabl, Hans-Peter}, title = {Lube-Oil Dilution of GDI Engines with Ethanol Fuels}, series = {Auto Tech Review}, volume = {3}, journal = {Auto Tech Review}, number = {3}, publisher = {Springer India}, address = {New Delhi}, doi = {10.1365/s40112-014-0570-5}, pages = {30 -- 35}, language = {en} } @article{KuepperArtmannPischingeretal., author = {K{\"u}pper, Carsten and Artmann, Christina and Pischinger, Stefan and Rabl, Hans-Peter}, title = {Schmier{\"o}lverd{\"u}nnung von direkteinspritzenden Ottomotoren unter Kaltstartrandbedingungen}, series = {MTZ - Motortechnische Zeitschrift}, volume = {74}, journal = {MTZ - Motortechnische Zeitschrift}, number = {9}, publisher = {Springer Vieweg}, address = {Wiesbaden}, doi = {10.1007/s35146-013-0208-1}, pages = {710 -- 715}, language = {de} } @article{KuepperArtmannPischingeretal., author = {K{\"u}pper, Carsten and Artmann, Christina and Pischinger, Stefan and Rabl, Hans-Peter}, title = {Lube-Oil Dilution of Gasoline Direct-Injection Engines with Ethanol Fuels}, series = {MTZ worldwide}, volume = {74}, journal = {MTZ worldwide}, number = {9}, publisher = {Springer}, address = {Berlin}, doi = {10.1007/s38313-013-0090-8}, pages = {64 -- 69}, language = {en} } @inproceedings{RiegervandeParRabletal., author = {Rieger, Anna and van de Par, Steven and Rabl, Hans-Peter and Oetjen, Arne}, title = {Sch{\"a}rfeurteile f{\"u}r tonhaltige Ger{\"a}usche und die Konsequenzen f{\"u}r die instrumentelle psychoakustische Analyse}, series = {Fortschritte der Akustik - DAGA 2024, 50. Jahrestagung f{\"u}r Akustik, 18.-21. M{\"a}rz 2024 in Hannover}, booktitle = {Fortschritte der Akustik - DAGA 2024, 50. Jahrestagung f{\"u}r Akustik, 18.-21. M{\"a}rz 2024 in Hannover}, publisher = {Deutsche Gesellschaft f{\"u}r Akustik e.V. (DAGA)}, address = {Berlin}, isbn = {978-3-939296-22-5}, pages = {1210 -- 1213}, abstract = {In einer vorrangegangenen Studie wurde der Einfluss psychoakustischer Parameter auf Pr{\"a}ferenzurteile f{\"u}r konsonante und dissonante Ger{\"a}usche untersucht. Diese Ger{\"a}usche hatten die gleiche Lautheit und basierten auf einem festen Rauschhintergrund und eingebetteten hochfrequenten Tonkomponenten. Es zeigte sich, dass die Pr{\"a}ferenzurteile eines Probandenkollektives durch ebenfalls erhobene Subjektivurteile zu Sch{\"a}rfe, Tonhaltigkeit und Dissonanz mit hoher Pr{\"a}zision vorhergesagt werden konnten.Durch das angewandte Versuchsdesign konnte diese rein auf Subjektivbeurteilungen bestehende Vorhersage mit einer instrumentellen Vorhersage der Pr{\"a}ferenzurteile verglichen werden. Der Vergleich ergab einen niedrigeren Korrelationskoeffizienten f{\"u}r die modellbasierte Vorhersage, was auch durch die sehr niedrige Korrelation (R2<0,2) der berechneten Sch{\"a}rfe nach DIN45692 mit den Sch{\"a}rfe-Subjektivurteilen zu begr{\"u}nden war. Eine m{\"o}gliche Erkl{\"a}rung der unzureichenden Prognose der Sch{\"a}rfeurteile k{\"o}nnte in der Bewertungsstrategie der Proband:innen zu finden sein. F{\"u}r die getesteten Ger{\"a}usche mit auff{\"a}lligen tonalen Komponenten k{\"o}nnte statt der Sch{\"a}rfe des Gesamtger{\"a}uschs nur die Sch{\"a}rfe des tonalen Ger{\"a}uschobjekts ber{\"u}cksichtigt worden sein. Die Sch{\"a}rfe-Analyse der auf ihren tonalen Anteil reduzierten Signale zeigt eine sehr gute {\"U}bereinstimmung mit den Subjektivurteilen, was die Hypothese einer Trennung von Ton- und Rauschobjekten unterst{\"u}tzt. Es wird diskutiert, ob und wie das Paradigma der akustischen Objekttrennung in der Modellierung psychoakustischer Empfindungsgr{\"o}ßen Anwendung finden kann.}, language = {de} } @inproceedings{MuehlbauerRablRottengruber, author = {M{\"u}hlbauer, Christian and Rabl, Hans-Peter and Rottengruber, Hermann}, title = {Development of a Methodology for Acoustic Analysis and Optimization of Mechatronic Fuel Injection Systems}, series = {Automotive Acoustics Conference 2019: Proceedings, 5. Internationale ATZ-Fachtagung Fahrzeugakustik}, booktitle = {Automotive Acoustics Conference 2019: Proceedings, 5. Internationale ATZ-Fachtagung Fahrzeugakustik}, editor = {Siebenpfeiffer, Wolfgang}, publisher = {Springer Vieweg}, address = {Wiesbaden}, isbn = {978-3-658-27668-3}, doi = {10.1007/978-3-658-27669-0_15}, pages = {211 -- 225}, abstract = {To identify the sound quality of fuel injection systems as a frontloading measure, a system test bench has been developed that simulates the structure and airborne noise emission. The setup of the system test bench includes an assembly of the acoustical relevant engine parts and an encapsulated drive for the high-pressure pump. A specific control unit enables a high variability for the operation strategy of the injection system. The focus of this study is on the development of a methodology to analyze and optimize the sound quality of gasoline direct injectors in critical operation points by suitable active means. For this, the injection parameters in engine idle have been identified and subsequently transferred to the system test bench. Additionally, the injection parameters have been optimized acoustically and the impacts on the key functions regarding injection rating and shot-to-shot scattering of the injected fuel mass are discussed.}, language = {en} } @article{WalterSchwanzerHagenetal., author = {Walter, Stefanie and Schwanzer, Peter and Hagen, Gunter and Rabl, Hans-Peter and Dietrich, Markus and Moos, Ralf}, title = {Combined Ash and Soot Monitoring for Gasoline Particulate Filters Using a Radio-Frequency-Based Sensor}, series = {Emission Control Science and Technology}, journal = {Emission Control Science and Technology}, publisher = {Springer}, doi = {10.1007/s40825-023-00235-y}, pages = {9}, abstract = {Increasingly stringent emission limits have made particulate filters necessary for gasoline engines. Similar to diesel applications, gasoline particulate filters (GPFs) can be monitored by differential pressure measurement or by the radio-frequency-based filter diagnosis (RF sensor). In addition to measuring the soot loading, ash detection is critical for monitoring the GPF over the entire vehicle lifetime. Because the RF sensor detects the filter loading through a change in the dielectric properties of the GPF, it can detect not only soot but also ash. In diesel applications, the RF sensor has already demonstrated its potential for ash detection. To verify the feasibility of simultaneous ash and soot monitoring for GPFs, filters were loaded with ash on an engine test bench and measured on a lab test bench under defined synthetic exhaust gas conditions. By evaluating resonant modes, soot and ash could be clearly distinguished, as ash mainly affects the resonant frequency, while soot also changes the quality factor due to its high dielectric losses. However, higher soot loadings could not be detected by the resonant parameters, but instead by a frequency-averaged transmission signal. While the presence of ash caused an offset in this signal, its sensitivity to soot was not affected. Thus, the influence of ash can be corrected if the signal in the soot-free filter state is known, e.g., from the behavior of the resonant parameters. Therefore, even with a continuously increasing ash loading over the lifetime of a vehicle, an accurate soot detection is possible with the RF sensor.}, language = {en} } @phdthesis{Weber, author = {Weber, Sebastian}, title = {Charakterisierung verschiedener Wassereinspritztechnologien f{\"u}r Ottomotoren}, doi = {10.25673/86462}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ma9:1-1981185920-884176}, pages = {xvii, 151}, abstract = {Die Reduktion von Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission bei gleichzeitiger Verbesserung der Fahrleistung bei kleinerem Hubraum und reduzierter Zylinderzahl, die erh{\"o}hte Performance und die Kompatibilit{\"a}t mit elektrifizierten Komponenten beschreiben die aktuellen Ziele und Herausforderungen der modernen Ottomotorentwicklung. Um alle Herausforderungen zu erf{\"u}llen, muss ein st{\"o}chiometrischer Betrieb sichergestellt werden. Dabei kann es jedoch an der Volllast zur {\"U}berschreitung thermischer Grenzen im Abgaspfad kommen, weswegen die Abgastemperatur ohne Leistungsverluste abgesenkt werden muss. Die Wassereinspritzung kombiniert Downsizing, Leistungssteigerung und die Verbesserung der Schadstoffemissionen wirkungsvoll miteinander und k{\"o}nnte einen Beitrag zur Erreichung der Klimaziele leisten. Um ein optimales Systemlayout zu erarbeiten, sind prozessuale Betrachtungen oft nicht ausreichend. Vielmehr m{\"u}ssen die Ph{\"a}nomene im Brennraum beobachtet werden. Schwerpunktm{\"a}ßig sind dies die Einbringung des Wassers, der Wandkontakt, die Spray- und Wandfilmverdampfung und somit die Wirksamkeit der Abgastemperaturreduktion und die Verbesserung des indizierten Wirkungsgrads. In einem ersten Schritt werden die Thermodynamik bei Wassereinspritzung analysiert und verschiedene Einspritztechnologien miteinander verglichen. Fokussiert wird die Verbrennung, die Ver{\"a}nderung in den gasf{\"o}rmigen und festen Abgasbestandteilen und die mechanische Belastung der Aggregate durch die Verbesserung der Z{\"u}ndwinkel. Die Mischungseinspritzung {\"u}ber den zentralen Hochdruckinjektor vereint den geringsten Wasserverbrauch mit bestm{\"o}glicher Schwerpunktlage, starker Reduktion des Partikelausstoßes und akzeptabler Erh{\"o}hung der mechanischen Belastung und ist damit das favorisierte Konzept. Neben den prozessualen Betrachtungen werden mit einem optisch zug{\"a}nglichen Versuchstr{\"a}ger zwei laseroptische Messtechniken zur Visualisierung fl{\"u}ssigen Wassers und der spektralen Trennung zwischen Wasser und Kraftstoff entwickelt und validiert. Damit werden die verschiedenen Varianten optisch vermessen und die Sensitivit{\"a}t gegen{\"u}ber ver{\"a}nderten Betriebs- und Randbedingungen ermittelt. Die Sammlereinspritzung zeigt die gr{\"o}ßten Tropfen, gefolgt von der Saugrohr- und der Mischungseinspritzung. Auch hat diese den mit Abstand gr{\"o}ßten Wandkontakt und die geringste Verdampfungsrate, ist zus{\"a}tzlich anf{\"a}llig f{\"u}r zyklische Schwankungen. Die Saugrohreinspritzung kennzeichnen kleine Tropfen, ein konzentriertes Einstr{\"o}men durch den Ventilspalt, ein fl{\"a}chiger Wandfilm auf der Kolbenoberseite und die Verbesserung der Tropfenverdampfung durch Turbulenz und die Nutzung von Phasing. Favorit ist abermals die Mischungseinspritzung. Eine hohe Wandfilm- und unmittelbare Sprayverdampfung kennzeichnen das System, wobei eine Erh{\"o}hung des Einspritzdrucks die Verdampfungsrate signifikant verbessert. Außerdem ist die Einspritzdauer am geringsten und die Reproduzierbarkeit am gr{\"o}ßten, jedoch auch der applikative Aufwand. Am favorisierten System werden weitere Analysen durchgef{\"u}hrt, unter anderem zur Ver{\"a}nderung der Bauteiltemperaturen, der Vergleich mit einer Ethanoleinspritzung oder die vielversprechende Kombination in Form einer Wasser-Ethanol-Mischungseinspritzung. Auf Basis der experimentellen Erkenntnisse wird ein CFD-Verfahren vorgestellt, das die Wassereinspritzung abbildet und somit die Virtualisierung in der Produktentwicklung vorantreibt. Neben der methodischen Vorgehensweise wird das Verfahren validiert und am Einzylinder- und Vollmotorbetriebspunkt vorgestellt. Die auftretenden Unterschiede werden analysiert und ausgew{\"a}hlte Parameteranalysen durchgef{\"u}hrt. Mit den Simulationen kann nachvollzogen werden, wie das Wasser die Zylinderlaufbahn benetzt und mit dem Kolben interagiert. Zusammenfassend charakterisiert diese Arbeit die g{\"a}ngigen Wassereinspritzvarianten auf unterschiedlichen Ebenen, gibt Optimierungsempfehlungen f{\"u}r die bestm{\"o}gliche Medienverdampfung und empfiehlt die Mischungseinspritzung als Systemlayout.}, subject = {Kolbenkraftmaschine}, language = {de} }