Die Einspritzverlaufsformung bei Pkw-Dieselmotoren ist eine Technik, die kurz vor dem Durchbruch steht. Zusätzlich zur Verringerung der Partikelemission kann das Verfahren das Verbrennungsgeräusch, die Achillesferse des DI-Dieselbrennverfahrens, signifikant reduzieren. Damit zeigt die Einspritzverlaufsformung deutliche Vorteile gegenüber alternativen emissionsarmen Brennverfahren wie etwa PCCI, die zwar ebenfalls eine Verbesserung der Rohemissionen bezüglich NO(x) und Ruß bewirken, jedoch hinsichtlich des Diesel-Nagelns und der Emission von CO und CO2 wenig überzeugen. Von den modernen Common-Rail-Einspritzsystemen ermöglichen zurzeit nur 2 Systeme eine kontinuierliche Einspritzratenformung zusätzlich zur bisher üblichen Mehrfacheinspritzung. Eines davon ist das Continental PCR NG System. Hierbei kommen piezobetätigte Common-Rail-Injektoren zum Einsatz, die über eine direkte Ansteuerung der Düsennadel verfügen. Über die elektronische Motorsteuerung lässt sich vorgeben, wie weit die Düsennadel des Injektors öffnet. Die Steuerbarkeit des Verlaufs jedes einzelnen Einspritzereignisses gibt dem Motorenentwickler neue Freiheitsgrade bei der Optimierung des Verbrennungsprozesses. In diesem Beitrag werden die Auswirkungen einer in weiten Bereichen frei formbaren Einspritzrate auf das Betriebsverhalten eines Pkw-Dieselmotors untersucht. Durch die Einspritzverlaufsformung wird eine akustikneutrale Umsetzung hoher Einspritzdrücke in der Teillast angestrebt, wodurch eine deutliche Verbesserung des Emissionsverhaltens erzielt werden soll. Die Grenzen dieses Verfahrens in einzelnen Betriebszuständen werden aufgezeigt. Darüber hinaus werden Ansätze zur serientauglichen Echtzeitregelung der Einspritzratenformung im Motorsteuergerät gezeigt, mit deren Hilfe die Stabilität des Brennverfahrens über die Motorlebensdauer gegeben ist. Es hat sich gezeigt, dass aufgrund der langen motorischen Zündverzüge im Bereich niedriger Lasten und Drehzahlen eine vergleichsweise große Zeitdauer mit der für die Brennraumvorkonditionierung vorgesehenen Einspritzmenge überbrückt werden muss. Weiterhin muss die Kraftstoffeinbringung auch nach dem Zündverzug aufgrund der niedrigen Motordrehzahl und der langsam verlaufenden Expansion über einen langen Zeitraum ausgedehnt werden, um ein niedriges Verbrennungsgeräusch zu ermöglichen. Deshalb ist eine diskontinuierliche Einspritzverlaufsformung optimal.
Kontinuierliche Einspritzverlaufsformung in Pkw-Dieselmotoren - Potenziale, Grenzen und Realisierungschancen
Continuous injection rate-shaping for passenger-car diesel engines - potential, limits and feasibility
2010
28 Seiten, 20 Bilder, 13 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Variable Ventiltriebe in Pkw Dieselmotoren : Potentiale, Grenzen und Realisierungschancen
Kraftfahrwesen | 2006
|Einspritzverlaufsformung zur Emissionsverbesserung an DI-Dieselmotoren
Kraftfahrwesen | 1999
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