Im Hinblick auf die weltweit diskutierte und in den Industrieländern geforderte Reduzierung der Emissionen von Kohlendioxid (CO2) kommt der Absenkung des Kraftstoffverbrauchs im Verkehrsbereich eine außerordentliche Bedeutung zu. Neben der Forderung nach deutlicher Reduzierung des Kraftstoffverbrauches werden die Grenzwerte für die Emission der Abgasschadstoffe von Personenkraftwagen in weiteren Stufen drastisch reduziert (EU-Stufe 4, ULEV/SULEV). In der Diskussion befindet sich bereits eine weitere über die EU-Stufe 4 hinausgehende Abgasgesetzgebung (EU-Stufe 5) mit einer nochmaligen deutlichen Reduzierung der Abgasgrenzwerte (bisher ausschließlich für Dieselmotoren). In den vergangenen Jahrzehnten haben sowohl der konventionelle Ottomotor als auch der Dieselmotor einen hohen Entwicklungsstand erreicht. Während beim Dieselmotor die Direkteinspritzung mittlerweile als Stand der Technik betrachtet werden kann, wurde beim Benzinmotor bis heute die Laststeuerung durch eine Drosselklappe beibehalten. Dies führt insbesondere bei niedrigen Lasten zu deutlichen Wirkungsgradverlusten und somit zu einem hohen spezifischen Kraftstoffverbrauch. Dies ist besonders deshalb von Bedeutung, weil aufgrund der geltenden Testzyklen sowie der heutigen Verkehrsproblematik der Motor überwiegend bei niedriger Belastung betrieben wird. Bei Ottomotoren sind die wichtigsten Maßnahmen zur Verbrauchseinsparung heute neben der Verbesserung des konventionellen, drosselgeregelten Motors durch Gewichtseinsparung, Optimierung des Motorkennfeldes, Abgasrückführung, Schaltsaugrohr, Steuerzeitphasing und Brennraumoptimierung die Entwicklung der variablen Ventilsteuerung zur Reduzierung der Ladungswechselverluste, die Direkteinspritzung und das Down-Sizing. Im Bereich der ottomotorischen Direkteinspritzung wird prinzipiell zwischen wand-, luft- und strahlgeführten Verfahren unterschieden. Die meisten bis heute zur Serienreife gelangten direkteinspritzenden Ottomotoren sind dem wand- bzw. luftgeführten Verfahren zuzuordnen. Die bisher dargestellten Verfahren und Motoren zeigen deutlich, dass zur Erreichung der gesetzten Ziele für die Zukunft mit einer Verbrauchsreduzierung von mehr als 20% noch erhebliche Anstrengungen unternommen werden müssen. Bisher ist es noch keinem Unternehmen gelungen, ein in alle Richtungen geeignetes Konzept darzustellen. Gegenwärtig realisierte Benzin-Direkteinspritzmotoren zeigen jedoch, dass eine erhebliche Kraftstoffeinsparung im Vergleich zur Saugrohreinspritzung möglich ist. Das höchste Potenzial zur Verbrauchsabsenkung bieten strahlgeführte Direkteinspritzverfahren in Kombination mit Down-Sizing. Zur Erfüllung weiter verschärfter Abgasgrenzwerte ist für dieses Verfahren jedoch noch sehr viel Forschungsarbeit erforderlich.


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    Titel :

    Entwicklungsstand und Zukunft der Direkteinspritzung im Ottomotor


    Weitere Titelangaben:

    State of development and the future of gasoline direct injection engines


    Beteiligte:
    Spicher, U. (Autor:in) / Günthner, M. (Autor:in) / Weimar, H.J. (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2001


    Format / Umfang :

    23 Seiten, 18 Bilder, 1 Tabelle, 18 Quellen



    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch