Die Kombination von quasidimensionalen ottomotorischen Verbrennungsmodell, Klopfmodell, Strömungssimulation und Fahrzeugmodell ermöglicht aufgeladene Konzepte bezüglich des Beschleunigungsvermögens und des Kraftstoff verbrauchs abzubilden. Es können so bereits im Vorfeld zur Potentialabschätzung unterschiedliche Motorkonzepte miteinander auch bezüglich des transienten Beschleunigungsverhaltens verglichen werden. Durch die Möglichkeit das Ansprechverhalten des Motors bei der Wahl der Getriebeübersetzungen zu berücksichtigen, lassen sich die zu erwartenden Zyklusverbräuche mit erhöhter Genauigkeit bestimmen. Durch diese Methode können die Grenzen von Downsizingkonzepten besser ermittelt werden. Es wird in diesem Vortrag dargestellt, dass bei einer Getriebeübersetzung, welche das unterschiedliche Beschleunigungsverhalten von Saugmotor und Turbomotor berücksichtigt, der Verbrauchsvorteil im NEFZ (Neuer Europäischer Fahrzyklus) - im Vergleich zu einer Anpassung lediglich der Endübersetzung - nahezu halbiert wird. Dabei erfolgte die Getriebeauslegung unter realistischen Randbedingungen mit einer leicht progressiven Abstufung. Bei der Auslegung von modernen Downsizing-Ottomotoren mit Abgasturbolader stellt insbesondere das transiente Ansprechverhalten einen äußerst kritischen Aspekt dar. Während Saugmotoren bei einem Lastsprung ihr maximales Drehmoment praktisch ohne Zeitverlust erreichen ist der Momentenaufbau bei aufgeladenen Ottomotoren vom Downsizinggrad und vom Ansprechverhalten des Aufladesystems abhängig. Die Fahrbarkeit und die Kundenakzeptanz eines Downsizingkonzepts stehen damit in engem Zusammenhang mit dem Ansprechverhalten bei Lastsprüngen. Damit ist es für die Bewertung eines Motorkonzepts entscheidend, bereits in frühen Phasen das zu erwartende transiente Ansprechverhalten und die damit verbundenen Grenzen zu kennen. Dazu wird ein simulativer Lösungsansatz zur transienten Motorkonzeptbewertung vorgestellt, wobei anhand eines virtuellen Motor- und Fahrzeugkonzeptes transiente Fahrzeugssimulationen erstellt wurden. Als Motorkonzept wurde ein aufgeladener 1.6 l-Ottomotor mit Abgasturboaufladung und Benzindirekteinspritzung verwendet. Dieser Motor wurde zur Optimierung des Kraftstoffverbrauchs und des Motormoments mit optimierten variablen Steuerzeiten dargestellt. Die Simulation des Motors erfolgt transient unter voller Berücksichtung der instationären Gasdynamik, die während der Fahrzeugbeschleunigungen auftritt. Dadurch können Spülvorgänge während der Beschleunigungsphasen abgebildet werden. Die Simulation der Verbrennung erfolgt anhand eines quasidimensionalen Entrainmentmodells, welches die Einflüsse des Restgases, der Flammenausbreitung, der Gaszusammensetzung und der Turbulenz abbildet und sich durch seine sehr kurzen Rechenzeiten für die entsprechenden Simulation eignet. Zudem werden die Effekte des ottomotorischen Klopfens durch ein phänomenologisches Klopfmodell berücksichtigt, welches eine transientfähige Antiklopfregelung ermöglicht. Hiermit wird die momentenbeeinflussende Zündzeitpunktverstellung durch Klopfphänomene während der Fahrzeugbeschleunigungen in der Simulation abgebildet. Im Rahmen dieses Vortrags werden typische Lastsprünge in unterschiedlichen Gangstufen vorgestellt. Zum Vergleich werden entsprechende transiente Simulationen mit einem 2.2 l-Saugmotor mit Direkteinspritzung und vergleichbarer maximaler Motorleistung durchgeführt, wodurch der Einfluss des verzögerten Ansprechverhaltens des Aufladesystems dargestellt wird. Die Wahl der Getriebeübersetzungen des aufgeladenen Konzepts erfolgt unter Berücksichtigung der transienten Beschleunigungsfähigkeit. Zudem erfolgt durch eine Berücksichtigung des Ansprechverhaltnes der unterschiedlichen Motorkonzepte eine bessere Vergleichbarkeit bei Kunden- und Zertifizierungsfahrzyklen. Die Grundlagen der Turboaufladung mit Scavenging (Frischluftspülung des Brennraumes) sowie die verwendeten stationären und transienten Simulationsverfahren (kennfeldbasiert, mittelwertbasiert, gasdynamikbasiert) werden ausführlich beschrieben.


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    Titel :

    Simulation transienter Beschleunigungsvorgänge zur Motorkonzeptbewertung eines aufgeladenen 1.61 BDE-Ottomotors mit Scavenging


    Weitere Titelangaben:

    Simulation of transient acceleration processes to evaluate an engine concept of a turbocharged 1,6-litre spark ignition engine with direct injection of gasoline and scavenging


    Beteiligte:

    Erschienen in:

    Erscheinungsdatum :

    2010


    Format / Umfang :

    13 Seiten, 14 Bilder, 4 Tabellen, 11 Quellen



    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch





    Konzept eines aufgeladenen DI Ottomotors

    Mayerhofer,U. / Fraidl,G.K. / Piock,W.F. et al. | Kraftfahrwesen | 1999



    Das Instationaerverhalten des aufgeladenen Ottomotors

    Hiereth,H. / Daimler-Benz | Kraftfahrwesen | 1982


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    Hiereth,H. / Withalm,G. / Daimler-Benz | Kraftfahrwesen | 1980