Das Projekt "Warmlauf- und Instationaerverhalten von Ottomotoren mit variabler Ventilsteuerung" wird/wurde gefördert durch: Arbeitsgemeinschaft Industrieller Forschungsvereinigungen 'Otto-von-Guericke' e.V.. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Hochschule Aachen, Institut für Thermodynamik, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen.Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, den Warmlauf des Motors im Leerlauf, das Instationaerverhalten bei positiven und negativen Lastwechseln und das Heissstartverhalten mit drosselfreier Laststeuerung zu untersuchen. Basierend auf der stationaeren Vermessung relevanter Betriebspunkte wird das motorische Verhalten im Instationaerbetrieb untersucht. Zur Beurteilung des Lastuebergangs werden die Lastaenderung, in Form des indizierten Mitteldrucks, sowie das Emissionsverhalten herangezogen. Die Kohlenwasserstoffemission wird dabei mittels schneller Abgasmesstechnik erfasst, was eine zykluszugeordnete HC-Emissionsbeurteilung ermoeglicht. Aufbauend auf diesen Ergebnissen werden Ventilsteuerstrategien fuer ein derartiges Motorkonzept erarbeitet, die die Ladungsbewegung und Ladungszusammensetzung so beeinflussen, dass ein guenstiges Verbrauchs- und Emissionsverhalten erreicht wird. Das Instationaerverhalten wird beim Ottomotor mit aeusserer Gemischbildung entscheidend durch den Kraftstoffwandfilm beeinflusst. Die im Vorhaben durchgefuehrten thermodynamischen Untersuchungen zeigen ein weiteres Potential zur Verbesserung der Verbrennung durch unkonventionelle Steuerverfahren (spaetes Einlass oeffnet in der Kompressionsphase, fruehes Auslass schliesst bei negativer Ventilueberschneidung) auf. Wird das Auslassventil beim Motor mit variabler Ventilsteuerung vor dem Ladungswechsel-OT geschlossen bevor das Einlassventil oeffnet, so fuehrt dieses zu einem Druckaufbau im Zylinder. Beim Oeffnen des Einlassventils noch vor dem Ladungswechsel-OT stroemt heisses Abgas mit hoher Geschwindigkeit in das Saugsystem. Dadurch kann der Kraftstoffwandfilm gezielt beeinflusst und somit die Kohlenwasserstoffemissionen im Instationaerbetrieb deutlich gesenkt werden. Die Moeglichkeit der zykluskonsistenten Steuerung der Parameter fuer Fuellung, Einspritzung und Zuendung kann beim Motor mit variabler Ventilsteuerung zur Optimierung des Lastwechselverhaltens genutzt werden. Die Verbrennung in der ersten Warmlaufphase nach dem Start kann durch eine Erhoehung der Einstroemgeschwindigkeit und den Zeitpunkt des Einstroemvorgangs relativ zum Zuendzeitpunkt verbessert werden. Die Erhoehung der Einstroemgeschwindigkeit wird durch ein spaetes Oeffnen des Einlassventils nach dem Ladungswechsel-OT erreicht. Eine weitere Verbesserung wird dann erzielt, wenn das Einlassventil bei Unterdruck im Zylinder erst in der Kompressionsphase geoeffnet wird. Die damit erzielte stabilere Verbrennung und die dementsprechend verbesserte Laufruhe und Magerlauffaehigkeit ermoeglichen weitere Massnahmen zur schnellen Katalysatoraufheizung und somit zur Absenkung der Emissionen bei kaltem Motor nach dem Motorstart.
Das Projekt "Luft- und Kraftstoffzumessung bei Ottomotoren mit variabler Ventilsteuerung (F310); Untersuchungen zum Kaltstartverhalten von Ottomotoren mit variabler Ventilsteuerung (F310II)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft / Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V.. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik.Mit einer einlassseitig voll variablen Ventilsteuerung wird das drosselfreie Laststeuerverfahren 'Fruehes-Einlass-Schliessen' (FES) dargestellt, das die Drosselverluste des herkoemmlich nockengesteuerten Ottomotors bei Teillast vermeidet. Die Untersuchungen werden im unteren Last- und Drehzahlbereich einschliesslich des Leerlaufs durchgefuehrt und zielen auf die mit FES erreichbare Qualitaet des Gemischbildungs- und des Verbrennungsprozesses. Betrachtet wird der betriebswarme, stationaer und mit stoechiometrischem Luftverhaeltnis betriebene Motor. Die Anwendung von FES ist dann erfolgbringend auch fuer den Hochdruckprozess und damit fuer den inneren Gesamtverbrauch, wenn die interne Restgasrueckfuehrung in den Einlasstrakt gelingt. Ein intensives Rueckstroemen von heissem Restgas unterstuetzt massgeblich die aeussere Gemischbildung im Saugkanal und kann eine mindere Zerstaeubungsqualitaet des Einspritzorgans kompensieren. Hoehere Restgasanteile vermindern zudem die Auswirkungen zyklischer Steuerzeitschwankungen von 'Einlass-Schliesst'. Fuer den Verbrennungsprozess liegen die Vorteile in der Erhoehung der Fuellung bei gleichzeitiger Verringerung der Wandwaermeverluste. Fuer das Zurueckfuehren von Restgas in den Saugkanal ist bei drosselfreier Laststeuerung und fehlendem Saugrohrunterdruck ein fruehes Oeffnen der Einlassventile schon waehrend des Ausschiebehubes vorzunehmen. Bei konventionell noch geoeffnetem Auslassventil werden die stattfindenden Spuelvorgaenge jedoch entscheidend vom Abgasgegendruck und insbesondere von der Abgasdynamik beeinflusst. Im leerlaufnahen Bereich wird dadurch die interne Restgasrueckfuehrung behindert, und nur dort ist FES nach wie vor mit den bekannten Schwierigkeiten hinsichtlich Wirkungsgrad und Stabilitaet des Verbrennungsprozesses behaftet. Ein wichtiger Ansatzpunkt fuer die Beseitigung der Leerlaufproblematik von FES ist deshalb eine ebenfalls variable Auslassventilsteuerung. Die Direkteinspritzung erscheint problematisch hinsichtlich der Durchmischung des Kraftstoffs mit der uebrigen Zylinderladung. Die ausschliesslich innere Gemischbildung erbringt keine Vorteile gegenueber der konventionellen Saugrohreinspritzung mit optimierter Restgasrueckfuehrung.