Verbrennungs- und Ladungswechselgeräusch neuer ottomotorischer Brennverfahrens- und Aufladekonzepte

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Verbrennungs- und Ladungswechselgeräusch neuer ottomotorischer Brennverfahrens- und Aufladekonzepte

Silies, Andreas / Heuer, Stefan / Pischinger, Stefan / Mirlach, Robert

Die CO2-Zielwerte der europäischen Union, das wachsende Umweltbewusstsein der Kunden und hohe Kraftstoffpreise führen zur Entwicklung neuer ottomotorischer Konzepte mit höherer thermodynamischer Effizienz. Das Downsizing von Motoren oder der Einsatz von Teillast-Verfahren wie die Schichtladung oder die kontrollierte Selbstzündung sind Möglichkeiten, den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Benzindirekteinspritzung und Aufladung sind bereits heute immer häufiger am Markt anzutreffen. Diese Konzepte unterscheiden sich hinsichtlich ihres akustischen Verhaltens teilweise deutlich vom konventionellen Ottomotor. Die aus dieser Forschungsarbeit gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen dem Entwickler bereits in der Frühphase einer Motorentwicklung die Abschätzung des akustischen Verhaltens eines neuen Brennverfahrens und die Identifizierung möglicher Problembereiche hinsichtlich des Geräusches. Während Direkteinspritzung im lambda=1-Betrieb ohne Einbußen in der Akustik umgesetzt werden kann, ist das Ansaugmündungsgeräusch bei Verfahren mit Qualitätsregelung (lambda>1) sowie das Verbrennungsgeräusch bei kontrollierter Selbstzündung an den Betriebsgrenzen und die damit verbundenen Umschalteffekte als problematisch einzustufen. Die Nachteile in der Akustik können durch geeignete Maßnahmen aber teilweise kompensiert werden: Eine Kombination von lambda>1-Betrieb und Aufladung sowie eine Variation der Steuerzeiten können den hohen Mündungsschall mindern, eine Variation von Restgasgehalt und/oder Ansteuerende wirken dem hohen Verbrennungsgeräusch bei kontrollierter Selbstzündung entgegen. Bei einem Downsizing-Konzept in Kombination mit einer Drehzahlreduktion kann das Motorgeräusch konstant gehalten oder sogar gesenkt werden, weil das höhere Verbrennungsgeräusch durch das niedrigere Mechanikgeräusch kompensiert wird.