Aufgrund der sehr guten Komforteigenschaften - schneller und leiser Start - eignet sich der so genannte Direktstart besonders gut für die Umsetzung einer Start-Stopp-Funktion. Direktstart bedeutet, dass der Motor ohne die sonst notwendige Fremdenergie eines Elektrostarters allein durch gezielt eingeleitete Einspritzungen und Zündungen hochläuft. Allerdings ist insbesondere bei betriebswarmem Motor die Startzuverlässigkeit nicht ausreichend. Zwei Phänomene sind für den Rückgang der Startzuverlässigkeit bei Erhöhung der Motortemperatur verantwortlich: Einerseits nimmt die Luftdichte und damit die Luftmasse im Brennraum ab, und andererseits wird durch die Veränderung der Gemischbildung ein geringerer Teil der im Zylinder vorhandenen Luft für die Verbrennung genutzt. Ziel dieser Arbeit ist es, einen sicheren Direktstart bei allen Motortemperaturen zu gewährleisten. Zur Bewertung des Potenzials unterschiedlicher Maßnahmen werden Simulationen und Experimente in der Strahlbildkammer sowie im Fahrzeug verwendet. Die Maßnahmen Variation der Ventilsteuerzeiten, Übergang vom wandgeführten auf das strahlgeführte Brennverfahren, Modifikation der Einspritzstrategie und Einsatz von speziellen Kraftstoffen haben zwar eine Verbesserung des Direktstarts zur Folge, ein sicherer Direktstart im gesamten Temperaturbereich ist hierdurch aber nicht zu verwirklichen. Vielversprechend ist der Einsatz eines zusätzlichen Brennraumventils, über das vor der ersten Verbrennung des Direktstarts Luft in den Brennraum eingeblasen wird. Durch die Einblasung kommt es zu einer Vergrößerung der Luftmasse und der hiermit verbundenen Aufladung. Weiterhin wird durch die Einblasung eine Luftbewegung erzeugt, welche die Gemischbildung unterstützt und damit zu einer besseren Ausnutzung der im Zylinder vorhandenen Luft führt. Dieses Startverfahren wird als luftunterstützter Direktstart bezeichnet. Der luftunterstützte Direktstart erreicht bei einem Ladedruck von 2,0 bar im gesamten relevanten Motortemperaturbereich von -20 Grad C bis 100Grad C eine Startzuverlässigkeit von 100 % und hat gegenüber dem herkömmlichen Anlasserstart neben den erwähnten Komforteigenschaften den Vorteil geringerer Emissionen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen.
Since the so-called directstart is very comfortable - quick and quite start - it is well adapted for the realisation of a start-stop-function. Directstart means that the engine starts by itself through targeted injections and ignitions without the help of an electrical starter. However the starting reliability is not satisfactory for a hot engine. Two phenomena are responsible for the reduction of the starting reliability if the engine temperature rises: On the one hand the decrease of the air density and therefore of the air mass in the combustion chamber and on the other hand a smaller part of the air in the combustion chamber is used for the combustion because of a change in mixture formation. Objective of the presented work is to ensure a save directstart at all engine temperatures. To evaluate the potential of different technical options simulations as well as experiments with spray chamber and vehicles are used. The technical options variation of valve timing, spray guided instead of wall guided combustion system, modification of the injection strategy and use of special fuels leaded to an improvement, hut a save directstart at all engine temperatures is not possible with this approaches. Promising is the application of an additional combustion chamber valve which allows to blow air in the cylinder before the first combustion of the directstart. This leads to a higher air mass and therefore to a supercharge. Furthermore air movement supports the mixture formation and results in a better utilisation of the air in the combustion chamber. This starting method is called air assisted directstart. The air assisted directstart with 2,0 bar charge-air pressure reaches a starting reliability of 100 % in the relevant engine temperature range between -20 deg C and 100 deg C. Beside the mentioned advantage of the directstart concerning the comfort, the emissions of unburned hydrocarbons is reduced compared to the conventional start with an electrical starter.
Konzepte für einen sicheren Direktstart von Ottomotoren
Berichte aus der Fahrzeugtechnik ; 1-158
2007
158 Seiten, Bilder, Tabellen, 113 Quellen
Theses
German
Konzepte für einen sicheren Direktstart von Ottomotoren
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