Ergebnis der Arbeit ist, dass mit einem Common-Rail-System mit deutlich unter 100MPa abgesenktem Raildruckniveau durchaus die strengen Vorgaben der US EPA zumindest innerhalb des Non Road Steady Cycle (NRSC) eingehalten werden können. Für die Einhaltung weitergehender Limitierungen wie der NTE-Grenzwerte sind allerdings weitere Optimierungen des Gesamtsystems einschließlich der hier verwendeten Motorbasis erforderlich. Trotzdem kann diese Technologie zukünftig eine attraktive Alternative zu konventionellen mechanisch geregelten Systemen sein, da sich der Mehraufwand hierzu durch die Druckabsenkung und die damit verbundene Vereinfachung des gesamten Einspritzsystems minimieren lässt, wobei sämtliche typischen Zusatzfunktionalitäten eines CR-Systems, wie zum Beispiel die freie Variierbarkeit des Einspritztimings und des anstehenden Raildrucks, sowie die Möglichkeit zur Nutzung einer Vor- und/oder Nacheinspritzung erhalten bleiben (Thierfelder, 2011). Weiterhin ergeben sich einige zusätzliche interessante Aspekte bezüglich Bauraum und Package. So lässt sich beispielsweise auf Basis der GDI-Technologie ein Speicherinjektorkonzept umsetzen, was vor allem in der 1-Zylinder-Anwendung durchaus interessant sein kann. Zudem kann bei Bedarf auf Komponenten wie die Saugdrossel auf Grund der ohnehin geringen Energie der abgesteuerten Kraftstoffmenge verzichtet werden. Bezüglich der Thermodynamik hat sich gezeigt, dass bislang mechanisch geregelte Motoren mit konventionell mechanisch betriebener PLD-Einspritzung nicht ohne weiteres auf vereinfachte CR-Systeme umgerüstet werden können. Auf Grund der völlig unterschiedlichen Spraycharakteristik ist eine grundlegende und konsequente Neuauslegung der Zylinderinnengeometrie unter Zuhilfenahme moderner Entwicklungswerkzeuge für das Erreichen der sehr ambitionierten gesetzten Emissionsziele unabdingbar. Bei abschließenden Untersuchungen mit konventionellen Magnetventilinjektoren hat sich zudem gezeigt, dass auch mit dieser Technologie mit niedrigen Einspritzdrücken gute Ergebnisse erzielt werden können, wobei hier durch die Länge der Einspritzlöcher gewisse prinzipbedingte Nachteile hinsichtlich des Strahlaufbruchs in Kauf zu nehmen sind, welche bei einem allgemein höheren Druckniveau nicht in diesem Maß relevant sind. Mit dieser Arbeit ist die grundsätzliche Erreichbarkeit der gesetzten Ziele nachgewiesen, dennoch ergeben sich für die Zukunft bei einer Weiterverfolgung des Themas einige weitere Herausforderungen. So ist bei Verwendung der GDI-Technologie eine Weiterentwicklung der Festigkeitseigenschaften des Injektors unumgänglich, damit mit diesem im Vergleich zur Grundanwendung in Otto-Motoren extrem überlasteten System die sehr hohen Dauerhaltbarkeitsanforderungen der Off-Highway-Branche erfüllt werden können. Weiterhin besteht Potential hinsichtlich der klassischen Injektor-Gütekriterien wie shot-to-shot-Tolerance oder Kleinstmengendosierung, da diese Anforderungen mit sinkender maximaler Einspritzmenge enorm an Bedeutung gewinnen. Bei einer weiteren Betrachtung des Systems mit Magnetventilinjektoren ist die hier begonnene Entwicklungsschleife wie bereits weiter oben im Text erläutert zu Ende zu führen und gegebenenfalls sind - wie auch beim GDI-System - weitere Iterationen durchzuführen, um das optimale Ergebnis zu erzielen. Abschließend kann zusammenfassend konstatiert werden, dass Niederdruck-Common-Rail- Systeme unabhängig vom verwendeten Injektorkonzept zukünftig für kleine Off-Highway- Dieselanwendungen eine sehr attraktive Alternative sein können und vor dem Hintergrand aktueller und zukünftiger Anforderungen hinsichtlich der zu erfüllenden Emissionsgrenzen sogar unabdingbar für den weiteren Bestand von Dieselmotoren in diesem Marktsegment sein können.
Entwicklung eines Brennverfahrens für Industrie-Kleindieselmotoren mit Niederdruck-Common-Rail-System zur Unterschreitung der Emissionsgrenzwerte nach EPA IV
2013
112 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Entwicklung eines neuen dieselmotorischen Injektorkonzeptes für zukünftige Emissionsgrenzwerte
TIBKAT | 2000
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