Verbesserte Verbrennung im Dieselmotor durch Einspritzverlaufsformung
FEV
Will man Verbrennungsmotoren optimieren, so ist ein entscheidender Hebel das Brennverfahren und die Gemischbildung. Welche Stellschrauben gibt es beim Diesel- und Ottomotor? Die RWTH Aachen und Ricardo zeigen zwei Lösungsansätze.
Die Verbrennung bestimmt wie kaum ein anderer Entwicklungsparameter Kraftstoffverbrauch und Rohemissionsniveau. Vor allem vor dem Hintergrund ambitionierter CO2-Auflagen bei gleichzeitig weiterhin strengen Emissionsgrenzwerten wird die Optimierung der Verbrennung immer wichtiger. Ebenso zentral ist aber auch die Gemischbildung, die der Verbrennung vorgelagert ist.
Weiterentwicklungen am Brennverfahren und an der Gemischbildung werden auch in Zukunft entscheidender Bestandteil bei der Verbesserung von Verbrennungsmotoren bleiben. Immer strengere Emissionsnormen, die künftig weitere Betriebsbereiche des Motors abdecken, und strenge CO2-Ziele sind Gründe dafür.
Die sich daraus ergebenden Arbeiten an Motor und Subsystemen können ihr Potenzial erst durch eine Anpassung der Verbrennung entfalten: Im Brennraum laufen alle Entwicklungsfäden von Luftsteuerung, Einspritzung, Zündung und Abgasmanagement in der Verbrennung zusammen. Beispielsweise sind Mager- oder Homogenbrennverfahren, variable und vollvariable Ventiltriebe, Mehrfachaufladung sowie Hoch- und Niederdruck-AGR Entwicklungen, die aktuell bereits in Serie produziert werden.
Einspritzverlaufsformung beim Dieselmotor
Auf der dieselmotorischen Seite ist die Optimierung der Einspritzparameter ein Schwerpunkt der Entwicklung. Zum Beispiel hat die RWTH Aachen untersucht, wie die Verbrennung im Dieselmotor durch Einspritzverlaufsformung verbessert werden kann. Dazu wurde ein Prototypinjektor entwickelt, der eine vollkommen flexible Einspritzverlaufsformung erlaubt, wie die Forscher im Artikel "Verbesserte Verbrennung im Dieselmotor durch Einspritzverlaufsformung" aus der MTZ 3-2015 erläutern. Untersuchungen des Injektors in der Druckkammer und am Einzylinder-Forschungsmotor zeigen das Potenzial verbesserter Injektornadelöffnungszeiten zur weiteren Emissionsreduzierung.
Berechnung des Klopfbeginns bei Ottomotoren
Neben der Weiterentwicklung auf Produktseite beschäftigen sich die Entwickler auch mit Simulationswerkzeugen und den entsprechenden Entwicklungsmethoden. Ricardo stellt in diesem Zusammenhang einen neuen Ansatz zur Berechnung des Klopfbeginns bei Ottomotoren in der MTZ 3-2015 vor. Die Untersuchung zeigt eine Methode auf, mit der die aus gemessenen Motorindizierdaten ermittelte Klopfintensität auf ein Klopfmodell übertragen werden kann. Nachdem sich die Korrelation bei einer begrenzten Anzahl von Betriebspunkten als zielführend erwies, konnte die Voraussagefähigkeit des Ansatzes in einem weiten Betriebsbereich nachgewiesen werden.