Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) steht bei General Motors (GM) für die homogene Selbstzündung der Frischladung im Ottomotor. HCCI ermöglicht in der Motor-Teillast einen drosselfreien Betrieb mit hohem Verbrauchsreduktionspotenzial bei niedrigsten NOx-Emissionen auch mit mageren Gemischqualitäten. Mit konventioneller Abgasnachbehandlung erlaubt dies die Nutzung weltweit vorhandener Kraftstoffqualitäten. Wesentliche Anforderungen für den Einsatz im Fahrzeug ergeben sich aus der Darstellung eines großen nutzbaren stationären Kennfeldbereiches, der niedrigste Motorlasten bis hin zum Leerlauf abdeckt, in Verbindung mit einem hinsichtlich Verbrennungsstabilität und Ansprechverhalten herausragenden transienten Verhalten. Die Voraussetzungen dafür wurden basierend auf einer strahlgeführten Benzin-Direkteinspritzung durch die Auslegung der Restgassteuerung mit Rückhalten und Kompression des Abgases im Brennraum und einer zylinderindividuellen Drucksensierung geschaffen. Die maßgeblichen Eigenschaften des entwickelten Brennverfahrens werden vorgestellt. Die Applikation im Fahrzeug setzt neue Maßstäbe hinsichtlich der Anforderungen an das Motor-Steuergerät und der Komplexität der Regelungsalgorithmen. Mit einer nur indirekt möglichen Regelung der gegenüber äußeren Einflüssen sehr sensitiven Verbrennung wird die Darstellung robuster Übergänge zwischen den verschiedenen Betriebsarten äußerst anspruchsvoll. Die mit dem vorgestellten HCCI-Verbrennungssystem in Prototypfahrzeugen aus dem Segment der Mittelklasse erreichten Ergebnisse bestätigen den eingeschlagenen Weg. Weitere Verbesserungen werden mit Berücksichtigung der neuesten Erkenntnisse aus der Brennverfahrensentwicklung erwartet
Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) stands at General Motors (GM) for the auto-ignition of a homogeneous air-fuel mixture in a gasoline engine. HCCI enables unthrottle operation under part load conditions with the high potential for fuel consumption reduction at lowest NOx emission levels even with lean mixtures. It is capable to use worldwide available fuel qualities with conventional exhaust aftertreatment. Important requirements for the application in a vehicle are the realization of a large usable steady state map covering lowest engine loads including idle operation and an outstanding transient combustion performance in terms of robustness and responsiveness. The prerequisites to achieve this were set based on a spray-guided gasoline direct injection with a strategy to control the residuals by trapping and recompressing them in the combustion chamber and sensing of individual cylinder pressure. The main characteristics of the combustion system will be discussed. The application in a vehicle sets new targets in terms of engine controller requirements and the complexity of the control algorithms. Considering only indirect control of combustion being very sensitive against extraneous impacts, it becomes extremely challenging to realize robust transitions among the various operation modes. The results achieved with the integration of the presented HCCI combustion system in prototype vehicles of the midsize segment support the chosen development path. Further improvements can be expected considering the latest achievements of the combustion system development.
GM's HCCI - Erfahrungen mit einem zukünftigen Verbrennungssystem im Fahrzeugeinsatz
2010
23 Seiten, 16 Bilder, 9 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
GM's HCCI Erfahrungen mit einem zukuenftigen Verbrennungssystem im Fahrzeugeinsatz
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