Der Qualit?tsgeregelte Ottomotor – ein konsequenter Weg mit Zukunftspotenzialen

摘要

Der weiter steigende Druck zur CO2-Reduzierung und natürlich auch der Wunsch, demKunden ein konsequent sparsames Konzept anzubieten, veranlasst die Automobilindustrieweitere Potenziale der ottomotorischen Verbrennung - auch au?erhalb der gesetzlichvorgeschriebenen Fahrzyklen - nutzbar zu machen. Bisher konzentrierten sich dabei dieEntwicklungsarbeiten am Ottomotor stark auf die Vermeidung der Drosselverluste.Teilweise wurden dieser Verluste bereits in VVL-Konzepten, Schichtlademotoren oderDownsizingstrategien vermieden. Bei vollst?ndiger Beseitigung dieses Teils dermotorischen Verluste, k?nnen Verbrauchsverbesserungen an stark gedrosseltenBetriebspunkten von theoretisch 30 % erreicht werden. Darüber hinaus bestehen nocherhebliche Potenziale in der Reduzierung der Realgasverluste, beschrieben durch dieVerluste bei Verbrennung mit realer Zusammensetzung des Arbeitsgases. Diese werdendurch den von Druck, Temperatur und Arbeitsstoffeigenschaften ver?nderlichenIsentropenexponent verursacht. Unter realen Bedingungen ist dieser kleiner als κ = 1,4 fürperfekte Luft.Durch eine deutliche Abmagerung der Gemischzusammensetzung kann damit dieAnn?herung des Kreisprozesses an den idealen Motor weiter erfolgen. Die konsequenteUmsetzung dieses Ansatzes führt zu einem Konzept für einen Ottomotor, bei dem die Lastanstelle über Drosselung mit Qualit?tsregelung – vergleichbar dem dieselmotorischenBetrieb – eingestellt wird. Mit diesem Verfahren werden Verbrauchsreduzierung um bis zu28 % im Kennfeld und bis zu 10 % im Fahrzyklus im Vergleich zu einem aktuellenSchichtladekonzept erzielt. Dieser Beitrag beschreibt das Konzept des?Qualit?tsgeregelten Ottomotors“, die technische Umsetzung sowie Ergebnisse ausSimulation und Messung am Motorprüfstand. Basierend auf diesen Ergebnissen werdenim Anschluss Verbrauchspotenziale in Fahrzyklen dargestellt.Für die technische Umsetzung der Qualit?tsregelung am Ottomotor werdenL?sungsans?tze zu Gemischbildung, Ladungswechsel und Brennverfahren zur Aufweitungder mageren Brenngrenze und zur Abgasnachbehandlung vorgestellt.