GM’s HCCI – Erfahrungen mit einem zukünftigen Verbrennungssystem im Fahrzeugeinsatz

Autoren

Dipl.-Ing. S. Pritze, Dipl.-Ing. A. Königstein, Adam Opel GmbH, Rüsselsheim; A. Rayl, M.S.E.E., C.-F. Chang, Ph.D. M.E., P. M. Najt, M.S.M.E., Prof.Dr.-Ing. U. D. Grebe, General Motors LLC, Warren und Pontiac, USA

Jahr

2010

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 716

Zusammenfassung

Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) steht bei General Motors (GM) für die homogene Selbstzündung der Frischladung im Ottomotor. HCCI ermöglicht in der Motor- Teillast einen drosselfreien Betrieb mit hohem Verbrauchsreduktionspotenzial bei niedrigsten NOx-Emissionen auch mit mageren Gemischqualitäten. Mit konventioneller Abgasnachbehandlung erlaubt dies die Nutzung weltweit vorhandener Kraftstoffqualitäten. Wesentliche Anforderungen für den Einsatz im Fahrzeug ergeben sich aus der Darstellung eines großen nutzbaren stationären Kennfeldbereiches, der niedrigste Motorlasten bis hin zum Leerlauf abdeckt, in Verbindung mit einem hinsichtlich Verbrennungsstabilität und Ansprechverhalten herausragenden transienten Verhalten. Die Voraussetzungen dafür wurden basierend auf einer strahlgeführten Benzin Direkteinspritzung durch die Auslegung der Restgassteuerung mit Rückhalten und Kompression des Abgases im Brennraum und einer zylinderindividuellen Drucksensierung geschaffen. Die maßgeblichen Eigenschaften des entwickelten Brennverfahrens werden vorgestellt. Die Applikation im Fahrzeug setzt neue Maßstäbe hinsichtlich der Anforderungen an das Motor-Steuergerät und der Komplexität der Regelungsalgorithmen. Mit einer nur indirekt möglichen Regelung der gegenüber äußeren Einflüssen sehr sensitiven Verbrennung wird die Darstellung robuster Übergänge zwischen den verschiedenen Betriebsarten äußerst anspruchsvoll. Die mit dem vorgestellten HCCI-Verbrennungssystem in Prototypfahrzeugen aus dem Segment der Mittelklasse erreichten Ergebnisse bestätigen den eingeschlagenen Weg. Weitere Verbesserungen werden mit Berücksichtigung der neuesten Erkenntnisse aus der Brennverfahrensentwicklung erwartet.