Der vorliegende Bericht befasst sich mit den Versuchsaktivitäten und Resultaten eines gemeinsamen Forschungsprojekts von GM Powertrain Europe und Politecnico di Torino zum Thema Hybridisierung von Diesel-Antriebssträngen. Die Aktivität bewertet experimentell die Potentiale einer Kraftstoffverbrauchsreduzierung und die Herausforderungen bezüglich der Abgasemissionen von Micro-, Mild- und Voll-Hybrid-Applikationen für leichte Nutzfahrzeuge basierend auf dem GM 1.9L 4-Zylinder Reihenmotor. Auf dem dynamischen Motorprüfstand wurden optimierte Hybrid-Zyklen nachgefahren und die Ergebnisse mit dem konventionellen Basismotor verglichen. Hierbei zeigte sich, dass die Hybridisierung auch im Zusammenspiel mit bereits hocheffizienten Verbrennungsmotoren (Diesel) sinnvoll sein kann. Der Micro-Hybrid reduziert den Kraftstoffverbrauch um ca. 4 %, Mild-Hybrid (z.B. Starter-Generator) um ca. 10 % und Vollhybriden (Power Split) ca. 14 %. Auch die Abgasemissionen wurden durch die Hybridisierung beeinflusst. Es zeigte sich spezifisches Verhalten bezüglich der Abgasbestandteile in Abhängigkeit des gewählten Systems. Insbesondere HC und CO zeigten eine generelle Verbesserung durch die Reduzierung der Motorleerlaufanteile. Dahingegen zeigte sich beim Voll-Hybrid ein Anstieg von NO(x) und PM, der eine Anpassung der Motorkalibrierung erforderlich machte, um die Emissionswerte der zugrundegelegten Ausgangsapplikation wieder einzustellen. Hiermit wurde bestätigt, dass Hybridisierung, insbesondere beim Voll-Hybrid, keine einfache Plug-and-Play Lösung darstellt. Vielmehr ist es erforderlich, Hybridsysteme in die Basismotorkonstruktion zu integrieren. Während dies für Punkte wir Packaging und Dauerhaltbarkeit offensichtlich ist, muss auch die Verbrennungsabstimmung beachtet werden. Die geänderten Arbeitspunkte der Hybridapplikation müssen gegenüber der Basisanwendung berücksichtigt werden.
The present paper deals with the experimental activities and the results achieved under a cooperative research project between GM Powertrain Europe and Politecnico di Torino focused on diesel-engine-based hybrid powertrains. The activity assessed experimentally the potentialities in terms of fuel consumption reduction and the challenges in terms of pollutant emissions of micro-, mild- and strong-hybrid diesel applications for light-duty vehicles based on GM 1.9L 4-cyl in-line diesel engine. Engine operation at the dynamic test bench reproduced the optimized hybrid schedules and the results were compared to the conventional base engine. Major results showed that fuel consumption benefits of hybridization could be relevant also in combination with the most efficient ICE powertrain, i.e. the diesel engine coupled with mechanical transmission. As a matter of fact, microhybridization (i.e. Stop/Start system) reduced FC by roughly 4%, mild-hybridization (i.e. Belt Alternator Starter) by roughly 10%, whereas strong-hybridization (i.e. Full-Hybrid Power Split) by roughly 14%. Tailpipe emissions were also influenced by hybridization and showed distinct behaviours with regards to the pollutant species and the system considered. In particular, HC and CO exhibited a general improvements due to the decrease of engine idling time, whereas, only for strong-hybrid, NO(x) and PM showed increases that required a specific engine recalibration for meeting the same emissions certification of the base engine. This confirmed that hybridization, in particular for strong hybrids, is not a plug and play solution for a certain base engine, but needs to be incorporated in the engine design not only in terms of packaging and durability, which is quite obvious, but also in the base engine thermodynamic set-up (combustion system, EGR circuit and charging, calibration) which need to be optimized for different operation points with respect to the base engine.
Influence of hybrid operation on fuel consumption and emissions for micro-, mild- and strong-hybrid diesel applications
Einfluß von Hybrid-Betrieb auf Kraftstoffverbrauch und Abgase für Micro-, Mild- und Voll-Hybrid Applikationen an einem Dieselmotor
2008
17 Seiten, 16 Bilder, 4 Tabellen, 7 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Datenträger
Englisch
British Library Conference Proceedings | 2008
|British Library Conference Proceedings | 2002
|