Die vorliegende Abhandlung beschäftigt sich mit einem 2-stufigen, variablen Ventilhubkonzept zur Verbrauchsabsenkung bei homogenen, stöchiometrischen Otto-Brennverfahren. Es wird auf eine Ventilhubstrategie mit spätem Einlassschluss (SES) eingegangen. Die näher beschriebene SES-Strategie weist gegenüber der Strategie 'Standard mit PDA' im dargestellten Betriebspunkt 2000 U/min und 2.0 bar pmc eine deutliche Verbrauchsreduzierung auf, die im Bereich von bis zu 4 % liegt. Mit Hilfe der Verlustteilung konnte gezeigt werden, dass in späten Einlasssteuerzeitenbereichen das Saugrohr deutlich entdrosselt und somit die Ladungswechselverluste (UT-UT) signifikant verringert werden können. Durch das weit nach dem unteren Totpunkt noch offene (Neutralkanal-) Einlassventil kommt es jedoch zu einer essenziellen Erhöhung der Kompressionsverluste. Diese Kompressionsverluste können sogar die durch die Erhöhung des Saugrohrdruckes verringerten Ladungswechselverluste (UT-UT) überkompensieren. Die gesamten Ladungswechselverluste (Ladungswechselverluste von UT-UT, Kompressions- und Expansionsverluste) können Mithilfe der Strategie SES gegenüber der herkömmlichen Ventilhubverlaufsformung (Standard mit PDA) nicht wesentlich gesenkt werden. Die Verbrauchsvorteile der Strategie SES gegenüber der Variante 'Standard mit aktivierter Drallklappe' werden zum einen durch eine schnelle Verbrennung und somit geringen Wirkungsgradverlusten durch die reale Verbrennung bedingt. Ein weiterer Vorteil dieser Strategie ist die Verringerung der Wandwärmeverluste. Aufgrund des geringeren effektiven Verdichtungsverhältnisses und einem geringeren Kompressionsenddruck wird das Temperaturniveau während der Kompression und während der Verbrennung gesenkt und trägt so zum Teil zur Reduzierung des Wärmeübergangs über die Brennraumwände bei. Die Restgasverträglichkeit dieser Strategie ist jedoch nicht so hoch wie bei der Vergleichsbasis Standard mit PDA. Insgesamt stellt die Ventilhubumschaltstrategie mit spätem Einlassschluss ein attraktives System dar, das mit geringem Mehraufwand eine weitere effektive Verbrauchsabsenkung erreicht. Es zeigt sich, dass mit der Ventilhubumschaltstrategie trotz der bereits sehr effizienten Standard Variante mit Hoch-AGR und Kanalabschaltung Verbesserungen beim Kraftstoffverbrauch um bis zu 4% möglich sind.
Ventilhubstrategien zur Verbrauchsabsenkung von kleinvolumigen Ottomotoren
Valve lift strategies for the reduction of the fuel consumption of small size SI engines
2009
12 Seiten, 11 Bilder, 6 Quellen
Conference paper
German
Schadstoffreduktion bei kleinvolumigen Zweitakt-Ottomotoren
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