Im Zusammenhang mit Klimadebatte und CO2-Diskussion sind rasch umsetzbare und bezahlbare Alternativen zu den bekannten Benzin- und Dieselantriebskonzepten für den Individualverkehr gefordert. Die rasant ansteigende Nachfrage nach individueller Mobilität in Schwellenländern unterstreicht die Problematik zusätzlich. Dabei wird zum einen den hybridisierten Antrieben großes Potenzial attestiert. Zum anderen kann auch der Kraftstoff Erdgas die Abhängigkeit von Erdöl reduzieren und gleichzeitig aufgrund seines kleineren C/H-Verhältnisses die spezifischen CO2- Emissionen reduzieren. Im Rahmen des CLEVER-Projekts werden diese beiden Möglichkeiten kombiniert. Es wird ein Antriebskonzept entwickelt und realisiert mit dem Ziel, die CO2-Emissionen um 35% zu senken gegenüber einem aktuellen, vergleichbaren benzinbetriebenen Fahrzeug (im NEFZ - Neuer Europäischer Fahrzyklus). Weiter sollen die ab 2009 geltenden Euro-5 Abgasnormen eingehalten werden. Um das gesamte Potenzial dieses Konzepts aufzuzeigen, soll der Verbrennungsmotor für Erdgas optimiert werden und über modernste Technologien verfügen. Dazu gehört die für Erdgas neuartige direkte Einbringung des Kraftstoffes in die Brennkammer sowie Turboaufladung. Der Verbrennungsmotor wurde mit Hilfe von Simulationswerkzeugen für die gemachten Anforderungen angepasst und optimiert. Dabei wurde ein geeigneter Abgasturbolader dimensioniert und es soll, falls sinnvoll, ein Miller-Zyklus angewendet werden. Dabei interessiert speziell das Zusammenspiel dieser Techniken. Die Ergebnisse, die mittels Prozessrechnung ermittelt wurden, zeigen, dass über einen weiten Kennfeldbereich der verbrennungsmotorische Wirkungsgrad um zwei bis vier Prozent gesteigert werden kann. Weiter wurden die Simulationsergebnisse durch erste Prüfstandsergebnisse validiert, wobei von guter Übereinstimmung gesprochen werden kann. Mit Hilfe der 1D-Modellierung konnte ein für die gestellten Anforderungen geeigneter Turbolader dimensioniert werden. Dieser wurde anschließend am Motorenprüfstand aufgebaut, und die Simulationsergebnisse zeigen mit den bisher gefahrenen Messpunkten eine gute Übereinstimmung. Bei der Optimierung der Ventilsteuerzeiten zeigt der Miller-Zyklus Potenzial. In Verbindung mit einer Verdichtungserhöhung kann ein Wirkungsgradvorteil von ca. 3.5% relativ über den gesamten Teillastbereich erreicht werden. Aufgrund der im Vergleich zum Basismotor reduzierten Anforderung bezüglich Spitzenleistung verringert sich der kritische Querschnitt an den Ventilen, womit der maximale Ventilhub reduziert werden kann. Es wird empfohlen, variable Einlassventilsteuerzeiten zu nutzen. Somit kann im Teillastbereich der Miller-Zyklus mit einem frühen Einlassventil Öffnen kombiniert werden, was einerseits infolge der resultierenden internen Abgasrückführung zu einer weiteren Entdrosselung führt. Andererseits lässt dies als Folge der im Vergleich zum reinen Miller-Zyklus verlängerten Ventilöffnungsdauer die maximale Ventilbeschleunigung nicht zu groß werden. Bei hohen Lasten wird die Einlassventilerhebungskurve so verschoben, dass im Bereich des oberen Totpunktes geöffnet wird. Damit erfolgt auch das Schließen entsprechend später, was eine bessere Füllung zur Folge hat. Die Verdichtungserhöhung wird mittels neuem Flachkolben, der über Ventiltaschen verfügt, realisiert. In Verbindung mit der CO2-Reduktion, resultierend aus der Verwendung von Erdgas als Kraftstoff, und der Hybridisierung sollte sich die angestrebte Reduktion der CO2-Emissionen im NEFZ realisieren lassen.


    Zugriff

    Zugriff über TIB

    Verfügbarkeit in meiner Bibliothek prüfen


    Exportieren, teilen und zitieren



    Titel :

    Optimierung des Verbrennungsmotors in einem DI-Erdgas-Hybrid-Antriebskonzept


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2009


    Format / Umfang :

    17 Seiten, 9 Bilder, 16 Quellen


    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Datenträger


    Sprache :

    Deutsch




    Antriebskonzept mit Erdgas-Hybrid : Abschlussbericht

    Universität Stuttgart, Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen | TIBKAT | 2010


    Antriebskonzept mit Erdgas-Hybrid : Abschlussbericht

    Universität Stuttgart, Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen | TIBKAT | 2010

    Freier Zugriff

    Antriebskonzept mit Erdgas-Hybrid : gemeinsamer Abschlussbericht zum Verbundprojekt

    Universität Stuttgart, Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen | TIBKAT | 2010

    Freier Zugriff

    Antriebskonzept mit Erdgas-Hybrid : gemeinsamer Abschlussbericht zum Verbundprojekt

    Universität Stuttgart, Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen | TIBKAT | 2010


    Clean engine vehicle : ein niedrigstemittierendes und verbrauchsarmes Erdgas-Antriebskonzept

    Empa, Körperschaft / École polytechnique fédérale de Lausanne | TIBKAT | 2004