Potenziale des variablen Ventiltriebes in Bezug auf das Abgasthermomanagement bei Pkw-Dieselmotoren

verfasst von: Lucas Mathusall

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : AutoUni – Schriftenreihe

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

Inhaltsverzeichnis

Über dieses Buch

Lucas Mathusall setzt neben der thermodynamischen Analyse verschiedener motorischer Maßnahmen zur Abgastemperaturanhebung (z. B. dem variablen Ventiltrieb) auch einen Schwerpunkt auf die quantitative Analyse der Abgastemperatureinflüsse. Weiterhin führt er eine Differenzierung des Abgasthermomanagements in Warmhalten und Aufheizen durch. Der Autor zeigt, dass die Temperaturmaßnahmen mithilfe eines variablen Ventiltriebes einen nahezu verbrauchsneutralen Beitrag hinsichtlich des Warmhaltens – mit Maßnahmen wie Zylinderabschaltung und interne Abgasrückführung – leisten können, eine Verbesserung des Aufheizens als alleinige Maßnahme jedoch nicht ausreicht.

Der Autor:

Lucas Mathusall ist bei einem deutschen Automobilkonzern im Bereich der Dieselmotorenentwicklung als Versuchsingenieur tätig. Zu seinen Kernaufgaben zählen die Untersuchung und Entwicklung des Gassystems inklusive Ventiltrieb hinsichtlich der Optimierung des Brennverfahrens. Er promovierte berufsbegleitend an der Technischen Universität Braunschweig.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung, Motivation und Aufbau

Zusammenfassung

Die Reduzierung des weltweiten CO₂-Ausstoßes zur Begrenzung des voranschreitenden Klimawandels ist eine der Herausforderungen unserer modernen Gesellschaft. Dieses Ziel ist nur durch Betrachtung der gesamten Energieversorgung zu erreichen. Dazu zählt die Energieversorgung des mobilen Sektors (Straßen-, Schiffs- und Schienenverkehr) und des stationären Sektors (Industrie, Gewerbe und private Haushalte).

Lucas Mathusall

Kapitel 2. Grundlagen

Zusammenfassung

Der Ventiltrieb umfasst die gesamte Einrichtung zur Betätigung der für den Ladungswechsel verantwortlichen Ventile. Die Ventilerhebung selber ist durch vier Parameter gekennzeichnet: die Steuerzeiten, die maximale Ventilerhebung, die Ventilhubfunktion sowie die Anzahl der Ventilerhebungen (Abbildung 2.1).

Lucas Mathusall

Kapitel 3. Abgasthermomanagement

Zusammenfassung

Das Bereitstellen der richtigen Temperatur im Motorbetrieb an den Abgasnachbehandlungskomponenten wird als Abgasthermomanagement bezeichnet. Hierbei sind vier verschiedene Betriebsarten zu unterscheiden (siehe Abbildung 3.1).

Lucas Mathusall

Kapitel 4. Beschreibung des Versuchsträgers und der Versuchsmethodik

Zusammenfassung

Für die Untersuchungen dieser Arbeit wurden zwei Versuchsträger verwendet. Es handelt sich dabei um zwei Motoren der Diesel-Baureihe EA288 von Volkswagen. Zum Einsatz kam ein 2,0l-135kW-TDI-Motor (kurz: 288MDB) und ein 2,0l-176kW-TDI-BiTurbo-Motor (kurz: 288BiT). In Tabelle 4.1 sind alle wichtigen Eckdaten zusammengetragen.

Lucas Mathusall

Kapitel 5. Methode zur Berechnung der Temperatureinflüsse

Zusammenfassung

In diesem Kapitel sollen die Grundlagen für die Analyse der Temperatureinflüsse hergeleitet werden. Dabei geht es im ersten Schritt um die Herleitung eines vereinfachten Zusammenhangs zur Bestimmung der Abgastemperatur. Mit diesem wird ein Überblick über alle wichtigen Einflussgrößen gegeben. Im zweiten Schritt wird der vereinfachte Zusammenhang dazu verwendet, eine Methode zur Quantifizierung der verschiedenen Temperatureinflüsse vorzustellen.

Lucas Mathusall

Kapitel 6. Untersuchungen der Maßnahmen zur Abgastemperaturanhebung mittels variablem Ventiltrieb

Zusammenfassung

In diesem Abschnitt sollen verschiedene Steuerzeitenvariationen untersucht werden. Dazu findet eine Analyse des Verbrauchs- und Emissionseinflusses statt sowie anschließend eine Untersuchung hinsichtlich der Wirkungsmechanismen auf die Abgastemperaturanhebung. Hierfür wird die in Kapitel 5.2 vorgestellte Methode zur Quantifizierung der Temperaturanteile herangezogen. Untersucht werden folgende Steuerzeitenvariationen (VVT-Temperaturmaßnahmen).

Lucas Mathusall

Kapitel 7. Weiterführende Analyse der ausgewählten Maßnahmen zur Abgastemperaturanhebung

Zusammenfassung

In den vorherigen Untersuchungen (Kapitel 6) zeigt sich lediglich die interne Abgasrückführung durch Rücksaugen aus dem Abgaskrümmer (iAGR-RS) als effektive VVT-Maßnahme zur Abgastemperatursteigerung infolge der Füllungstemperaturanhebung. Die Möglichkeit des Vorlagerns verliert aus konstruktiven Gründen den Temperatureinfluss (siehe Kapitel 6.1.3). Daher wird im Folgenden nur das Rücksaugen als iAGR-Variante betrachtet.

Lucas Mathusall

Kapitel 8. Dynamische Untersuchungen zum Abgasthermomanagement

Zusammenfassung

In diesem Kapitel sollen die priorisierten VVT-Temperaturmaßnahmen frühes Auslass-Öffnen (FAÖ), Zylinderabschaltung (ZAS) sowie die interne Abgasrückführung mittels Rücksaugen (iAGR-RS) hinsichtlich der Wirksamkeit auf das Abgasthermomanagement untersucht werden. In Kapitel 6 wurden die Maßnahmen bisher nur als Temperaturmaßnahmen betrachtet, d. h., es stand lediglich die mögliche Temperaturanhebung unter stationären Bedingungen im Vordergrund. In den dynamischen Abläufen spielen jedoch die Energietransportvorgänge in der Abgasnachbehandlungsanlage (ANB) eine wichtige Rolle, sodass die Temperatur nur eine Einflussgröße darstellt.

Lucas Mathusall

Kapitel 9. Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung

Das Ziel der Arbeit bestand darin, die für die Schadstoffkonvertierung notwendigen Abgas- und Bauteiltemperaturen in kritischen motorischen Betriebszuständen (Warmhalten und Aufheizen) zur Verfügung zu stellen.

Lucas Mathusall

Backmatter

Titel: Potenziale des variablen Ventiltriebes in Bezug auf das Abgasthermomanagement bei Pkw-Dieselmotoren
verfasst von: Lucas Mathusall
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-25901-3
Print ISBN: 978-3-658-25900-6
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-25901-3