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:
Vorlesung VERBRENNUNGSTECHNIK
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
Vorlesung VERBRENNUNGSTECHNIK
13 / 3Zig 2010
Verbrennungsmotorische Grundlagen
Abgasrückführung Realisierung
Interne AGR
(Variable Ventilsteuerung)
Externe AGR
Vorlesung VERBRENNUNGSTECHNIK
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
Vorlesung VERBRENNUNGSTECHNIK
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
Vorlesung VERBRENNUNGSTECHNIK
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
Vorlesung VERBRENNUNGSTECHNIK
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
Vorlesung VERBRENNUNGSTECHNIK
13 / 8Zig 2010
Ausblick: Entwicklung Antriebskonzepte
Quelle: Nissan, 2006