Downsizing bei Verbrennungsmotoren: Ein wirkungsvolles by Rainer Golloch

By Rainer Golloch

Downsizing ist ein wirkungsvolles Konzept zur Kraftstoffverbrauchssenkung bei Otto- und Dieselmotoren. Die hohen Leistungsdichten und spezifischen Drehmomente, die für Downsizing-Konzepte charakteristisch sind, erfordern leistungsfähige Kraftstoffeinspritz- und Aufladesysteme, stellen hohe Anforderungen an die Motormechanik und machen eine Anpassung der innermotorischen Prozessführung nötig.

Nach einer Kurzbeschreibung der Einzelprozesse und wirkungsgradbestimmenden Parameter motorischer Energiewandlung werden die Grundlagen, Wirkungsmechanismen und Konzeptbausteine des Downsizing erläutert sowie die Problembereiche und Verbrauchspotenziale hochaufgeladener Verbrennungsmotoren beschrieben. Die wesentlichen Subsysteme werden einer detaillierteren Betrachtung unterzogen und geeignete Technologien für zukünftige Hochlast-Motorenkonzepte aufgezeigt.

Das Buch wendet sich sowohl an Ingenieure der Motoren-, Automobil- und Zuliefererindustrie als auch an interessierte Studierende des Maschinenbaus. Es vermittelt dem Leser einen umfassenden Überblick über das Downsizing als Maßnahmenpaket zur Kraftstoffverbrauchssenkung bei Verbrennungsmotoren.

Dr. Rainer Golloch hat Maschinenbau studiert und warfare von 1998 bis 2004 als wissenschaftlicher Mitarbeiter und Oberingenieur am Institut für Technische Verbrennung der Universität Hannover tätig. Nach seiner merchandising im Jahr 2001 habilitierte er sich im November 2004 für das Fachgebiet "Verbrennungsmotoren".

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Nach Kondensation und Bildung von Rußkernen in der Größenordnung von 1–2 nm führt der Zusammenschluss dieser Kerne zu Rußprimärteilchen mit Größen von 20–30 nm, die schließlich zu langen kettenförmigen Strukturen agglomerieren. Die Partikelgröße innerhalb des Abgases variiert daher in weiten Bereichen von 10–150 nm, wobei auch Partikel mit Größen von 10 µm entstehen können. Besonders gefährlich sind wegen ihrer Lungengängigkeit die Kleinstpartikel. Abb. 17. Zeitlicher Verlauf der Rußkonzentration sowie Rußertrag als Funktion von Luftverhältnis und Temperatur bei einem DI-Dieselmotor Die Partikelemission von Verbrennungsmotoren ist um ein Vielfaches kleiner als die zu Anfang der Verbrennung gebildete Partikelmasse, da ein Großteil im Zuge der Haupt- und Nachverbrennung oxidiert bzw.

Dieser Zusammenhang ist im rechten Diagramm von Abb. 17 dargestellt. 1 Einzelprozesse motorischer Energiewandlung 31 Rußabbrand modellieren zu müssen, wird die Berechnung der motorischen Rußemission sehr erschwert. Allgemein anerkannt ist die These, dass die lokale Temperatur und die lokale Gemischzusammensetzung die kontrollierenden Faktoren für die Reaktionsgeschwindigkeiten sind. 900 K zu einem vermehrten Rußertrag. Für homogene Gemische wurde durch [SPI92] nachgewiesen, dass unter optimalen Bedingungen ab Ȝ = 0,6 keine Rußbildung zu beobachten ist.

Des Luftverhältnisses positiv beeinflusst werden. 6 Ladungswechsel und Ladungsbewegung Der Ladungswechsel hat die Aufgabe, die verbrannten Abgase aus dem Zylinder zu entfernen und Frischladung zuzuführen. Dieses soll möglichst effektiv erfolgen, das bedeutet möglichst wenig Restgas im Zylinder und viel Frischladungsmasse bei geringer Ladungswechselarbeit. Darüber hinaus soll für die Gemischbildung und Verbrennung ein geeignetes Strömungsfeld innerhalb des Zylinders bereit gestellt werden. Viele Motorkenngrößen und –charakteristiken werden durch den Ladungswechsel beeinflusst.

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