FVV-Berichte

Auszug

Das Bestreben, den Wirkungsgrad des Ottomotors insbesondere im Teillastbereich zu verbessern, hat in den letzten Jahrzehnten zu einer Reihe von Innovationen geführt, zu der auch das Brennverfahren der kontrollierten Benzinselbstzündung gehört. Trotz des großen Potenzials dieses Verfahrens, insbesondere auch zur innermotorischen Reduzierung von Stickoxidemissionen, wurden bis dato noch keine Serienanwendungen eingeführt. Mit der zunehmenden Verschärfung von CO₂- und Schadstoffgrenzwerten wird die kontrollierte Benzinselbstzündung zukünftig jedoch an Bedeutung gewinnen. Für die frühzeitige Motorauslegung und die Entwicklung von Betriebs- und Regelstrategien ist dann zur Entlastung des kostenintensiven Prüfstandsbetriebs ein erheblicher Bedarf für ein schnell rechnendes, vorhersagefähiges Simulationsmodell zu erwarten. Mit der Entwicklung eines neuen Brennverlaufsmodells mit fahrzyklustauglichen Rechenzeiten ist in diesem BMWI-AiF-geförderten Vorhaben ein wichtiges Werkzeug geschaffen worden, um das neue Brennverfahren auf dem Weg zu Serienanwendungen voranzubringen. Den Forschern ist es gelungen, mit einem einheitlichen Parametersatz eine breite Palette an Variationen mit unterschiedlichen Restgasstrategien sowohl für die Hauptverbrennung als auch für eine gegebenenfalls während der negativen Ventilüberschneidung auftretende GOT-Verbrennung zu simulieren. Dabei zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung mit den Brennverläufen aus der Druckverlaufsanalyse und damit insbesondere auch eine korrekte Reaktion auf veränderte Randbedingungen. Nicht zuletzt gelang es auch, einen Betriebsartenwechsel simulativ wiederzugeben. Besonders auch die letztgenannten Fähigkeiten des Modells bieten das Potenzial, den Bedarf an Prüfstandsversuchen zum Aufbau geeigneter Regelstrategien zu reduzieren und der Weiterentwicklung des Brennverfahrens neue Impulse zu geben. Daneben bietet das Modell aufgrund seiner prinzipiellen Konzeption mit der gleichzeitigen Erfassung von Flammenausbreitungs- und Selbstzündmechanismen auch aus Modellierungssicht Entwicklungsperspektiven hin zu einem integralen Modell der ottomotorischen Verbrennung, das neben der konventionellen, fremdgezündeten ottomotorischen Verbrennung und der kontrollierten Benzinselbstzündung auch Phänomene wie Klopfen und Vorentflammungen beschreiben kann.

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