Punktgenaue Injektion: Bei jedem Vorgang werden nur wenige Milliliter des Kraftstoffs in die Druckkammer eingespritzt.
Audi
Die chemische Energie des Kraftstoffs wird im Motor durch Verbrennung in Antriebskraft umgewandelt. Bei Super sind das 12,0 und bei Diesel 11,8 kWh/kg. So sieht es in der Theorie aus. Aber wie steht es in der Praxis?
Denn in der Praxis ist es eher eine Frage des Geschicks und der technischen Möglichkeiten, wie das Potenzial der Kraftstoffe durch Gemischbildung und Verbrennung nutzbar gemacht wird, schreibt der Springer-Autor und stellvertretende Chefredakteur der MTZ Richard Backhaus (MTZ 5/2024, S. 12). Welchen Weg die Entwickler dabei beschreiten, sei neben der rein technischen offenbar auch eine Philosophiefrage sowie abhängig vom Technologie- und Systembaukasten des jeweiligen Unternehmens.
Während das Ziel klar vor Augen ist, scheinen die Wege dorthin vielfältig, erläutert Backhaus weiter: Mager- oder Homogenbrennverfahren, variable und vollvariable Ventiltriebe, Ein-, Zwei- und Dreifachaufladung, Hoch- und Niederdruck-AGR sind nur einige Beispiele, die den aktuellen Stand der Technik dokumentieren. Und all diese Entwicklungen beeinflussen die Gemischbildung und dementsprechend auch die Verbrennung im Otto- und Dieselmotor mittel - oder unmittelbar, manche addieren sich in ihrer Wirkung, andere schließen sich gegenseitig aus.
Ganz offensichtlich ist für Backhaus, dass sich Otto- und Dieselmotor im Hinblick auf Gemischbildung und Verbrennung künftig immer weiter annähern: Nach wie vor spielen bei der Entwicklung von Gemischbildung und Brennverfahren Versuche eine Rolle. Das gilt beispielsweise für Untersuchungen der Partikelbildung bei Ottomotoren mit Direkteinspritzung, derzeit aktuell vor dem Hintergrund der künftigen Grenzwerte für Partikelanzahlemissionen.
Analyse des Gemischzustands im Glasmotor
So zeigt das österreichische Unternehmen für die Entwicklung von Antriebssystemen AVL beispielsweise, wie die Verbrennung in der frühen Vorentwicklungsphase untersucht werden kann. So sind entsprechend der Aussagen der AVL-Experten (MTZ 5/2014, S. 26) das Auftreten von Flammenruß und die damit verbundene Partikelemission bei Ottomotoren auf eine unzureichende Kraftstoffverdampfung während der Gemischbildung zurückzuführen. Um dies zu vermeiden, müssen Vorgänge der Kraftstoffeinspritzung, Sprayverdampfung und Durchmischung mit der Brennraumluft gezielt aufeinander abgestimmt werden, erläutern sie. In ihrem Fachbeitrag "Messmethoden für Partikelemissionen von DI-Ottomotoren" zeigen sie, wie der Gemischzustand in der frühen Vorentwicklungsphase aus einer Messung der Flammenstrahlung in einem Glasmotor erkannt und die Emissionsoptimierung des Mehrzylindermotors mit geeigneter Flammenmesstechnik unterstützt werden kann. Mittels Flammenmesstechnik werde der Gemischzustand im Glasmotor analysiert und die Emissionsoptimierung des Mehrzylindermotors unterstützt.
Miller-Atkinson-Strategie für Downsizing-Konzepte
Der Maschinenbaukonzern und Automobilzulieferer Schaeffler und das Engineeringunternehmen IAV gewähren Einblick in ihre Entwicklung einer kombinierten Miller-Atkinson-Strategie für Downsizing-Konzepte. Denn in den Augen der Autoren (MTZ 5/2014, S. 14) erfordert die weitere Steigerung des Downsizing-Grads beim Ottomotor den Einsatz zielführender Ventilsteuerstrategien. Dabei biete ein variabler Einlass-Schließ-Zeitpunkt einen interessanten Ansatz. Und so haben Schaeffler Technologies und IAV in einem gemeinsamen Projekt die Potenziale an einem Ottomotorkonzept im gesamten Motorkennfeld untersucht. Dabei zeigte eine kombinierte Miller-Atkinson-Strategie zusammen mit hohem Downsizing-Grad CO2-Einsparungen bis 15,3 Prozent.
Auf welche Weiterentwicklungen bei der Gemischbildung und bei der Verbrennung sich ein Hersteller von Motorkomponenten einstellen muss und wie diese Aufgabe gelöst werden kann, wurde im Interview "Ein wesentliches Thema bleibt das Downsizing" mit Professor Dr.-Ing. Heinz K. Junker, dem Vorsitzenden der Geschäftsführung und CEO des Mahle-Konzerns, thematisiert.