Der aufgeladene Ottomotor mit variabler Verdichtung: Wirkungen und Potentiale

Autoren

Dr.-Ing. P. Kreuter, Dr. B. Gand, Dipl.-Ing. S. Wegner, Meta Motoren- und Energie-Technik GmbH, Herzogenrath

Jahr

2005

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 595

Zusammenfassung

Der vorliegende Beitrag stellt als Konzept für den Ottomotor das Potential einer Kombination von Aufladung und variabler Verdichtung vor. Es wird je ein System zur stufenlosen und zur zweistufigen Verstellung des Verdichtungsverhältnisses vorgestellt. Mit diesen Systemen ist es möglich, das Verdichtungsverhältnis den unterschiedlichen Anforderungen im gesamten Betriebsbereich von Fahrzeugmotoren anzupassen. Im Beitrag wird speziell die Anwendung bei Ottomotoren und zwar insbesondere in Verbindung mit hoher Aufladung beschrieben. Es werden Ergebnisse sowohl vom Motorprüfstand als auch von umfangreichen Fahrzeuguntersuchungen vorgestellt und analysiert. Die vorgestellten Systeme erlauben eine Variation der Verdichtung im Teillastbereich mit den günstigen Auswirkungen auf Wirkungsgrad, Emissionen und Laufruhe. Die Verkürzung des Zündverzugs und die höhere Brenngeschwindigkeit erlauben hohe Abgasrückführraten und damit eine Begrenzung der NOx-Emissionen trotz Anhebung der Verdichtung. Ein Absenken der Verdichtung bei Vollast verringert die Klopfneigung. Im Kaltstart trägt die variable Verdichtung in Verbindung mit Spätzündung zu einer Anhebung der Abgastemperaturen und damit zu einer verkürzten Aufheizphase des Katalysators bei. In Verbindung mit hoher Aufladung können somit hohe spezifische Mitteldrücke wirkungsgrad-optimal dargestellt werden, ohne die thermischen oder mechanischen Belastungsgrenzen zu überschreiten. Die Systeme können deshalb gezielt und effektiv zum Downsizing genutzt werden.

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