Vorlesung VERBRENNUNGSTECHNIK

13 / 1Zig 2010

Verbrennungsmotorische Grundlagen

Abgasnachbehandlung: 3-Wege KAT

CO + 0.5 O2 -> CO2 (Oxydation) CxHy + (x+y/4) O2 -> xCO2 + Y/2 H2O (Oxydation)2NO + 2CO -> N2 + 2CO2 (Reduktion)

- Vergleich Sauerstoffgehalt Abgas-Luft- 2 Elektroden, Spannung (0,1-0,9V, fett-mager)- Poröser Keramikkörper (Zirkondioxid), Elektrolyt- ab 300°C leitend und durchlässig für O2-Ionen- Oberfläche: Platin (gasdurchlässig)- O2-Ionen wandern von Luft- zu Abgasseite

- Träger: Keramik oder Metallfolien- Washcoat: poröse Schicht, z. B. Al2O3 (große Oberfläche)

Kat. Edelmetalle: Platin, Rhodium, Palladium

Lambda-Sonde:

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13 / 2Zig 2010

Verbrennungsmotorische Grundlagen

Reduzierung NOx-Emissionen: Abgasrückführung

Sarikoc, Spicher et al: SAE Technical Paper 2006-01-1261Robert Bosch GmbH: Ottomotor Management, 3. Auflage-Vieweg Verlag, 2005

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13 / 3Zig 2010

Verbrennungsmotorische Grundlagen

Abgasrückführung Realisierung

Interne AGR

(Variable Ventilsteuerung)

Externe AGR

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13 / 4Zig 2010

Entwicklungsstrategien

Betriebsstrategien bei der Benzin-Direkteinspritzung„Homogenbetrieb“ und „Schichtladung“

Quelle: Volkswagen

Vergleich VW 1,4 l FSI (77kW) gegenüber VW 1,4l MPI (74kW)n= 2000 U/Min, pme = 2 bar

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13 / 5Zig 2010

Entwicklungsstrategien

Betriebsstrategien bei der Benzin-Direkteinspritzung„Homogenbetrieb“ und „Schichtladung“

Betriebsbereiche im Kennfeld des Audi 2,0 l FSI-Motor

Homogenbetrieb mit 3-Wege Katalysator

Homogener Magerbetrieb

Ladungsschichtung mit angepasster Ladungsbewegung und optimierter AGR-Strategie

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13 / 6Zig 2010

HCCI: Konvergenz Diesel-Otto

HCCI: homogeneous Charge Compression Ignition

Quelle: J. Müller et al: Herausforderungen bei der Entwicklung von Diesel-HCCI-Brennverfahren.In Motorische Verbrennung, 8.Tagung, BEV-Heft 7.1, S. 59, Hrsg.: A. Leipertz, 2007

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13 / 7Zig 2010

Konventionelle Diffusionsverbrennung,Quasistatisches Strahlmodell (nach J. Dec):

Ziel: reduzierter Kraftstoffverbrauch, NOx

Grenze: reduzierte Laufruhe (schlechte Gemischbildung, ungewollte Selbstzündung), ggf. Inhomogenitäten mit heißen Abgasnestern (NOx steigt)

Ziele und Grenzen von HCCI-Motoren(lo

g) λ

(Diesel)

(HCCI)

konventioneller Dieselmotor:

Mageres, sehr inhomogenes Gemisch (Diffusions-Flamme)

- Heiße Regionen (stoich.) NOx

- „kalte“Regionen (λ < 0,3) Ruß+ hohe Leistung (Volllastbedingungen)

Homogeneous Charge Compression Ignition:

+ sehr mageres, homogenes Gemisch(Kst.+Luft+Abgas) weniger NOx und Ruß mgl.

- geringere Leistung(mager, Inertgase) nur für Teillast

HCCI: Konvergenz Diesel-Otto

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13 / 8Zig 2010

Ausblick: Entwicklung Antriebskonzepte

Quelle: Nissan, 2006