Evolution eines SPCCI Motors mit Mageranteil durch Einführung eines Millerprozesses und elektrischer Turboaufladung

Autoren

Dr.-Ing. N. Al-Hasan, Dipl.-Ing. J. Simader, Dipl.-Ing. (FH) S. Nibler, BMTS Technology GmbH & Co. KG, Stuttgart; Dipl.-Ing. A. Mayer, Dipl.-Ing. P. Müller, D. Hain MSc, Schaeffler Technologies AG & Co. KG, Herzogenaurach:

Jahr

2022

Druckinfo

Eigenproduktion ÖVK

Zusammenfassung

Weltweit ist es das Ziel, den Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren zu steigern, um den Verbrauch fossiler oder nicht-fossiler Brennstoffe zu reduzieren. Aktuelle Technologien zur Verbrauchsreduktion sind Hybridisierung und Millerisierung in Kombination mit einer Erhöhung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses und die Reduktion des Hubraums.

Mazda hat mit dem Skyactiv-X Motor die „Spark Controlled Compression Ignition“ SPCCI- Technologie auf den Markt gebracht. Das neue Verbrennungskonzept ermöglicht eine Effizienzsteigerung durch magere Verbrennung in bestimmten Kennfeldbereichen und ein sehr hohes Verdichtungsverhältnis e = 16.3.

Gekühlte externe Abgasrückführung (AGR) und mechanische Aufladung ermöglichen eine weitere Effizienzsteigerung bei einer Leistungsdichte nur leicht über der eines Saugmotors. In dieser Arbeit wird eine Kombination aus einem elektrisch unterstützten VTG-Turbolader und einem variablen Ventiltrieb verwendet, um den Wirkungsgrad und die Leistung weiter zu steigern.

Bei Volllast verringert ein erhöhter Miller-Grad mit reduziertem Luftaufwand die Klopfneigung. Das führt zu einer verbesserten Verbrennungsschwerpunktlage und damit zu einem höheren spezifischen Drehmoment, einer höheren spezifischen Leistung und ermöglicht einen stöchiometrischen Betrieb.

Mithilfe einer variable Steuerbreite kann der Luftaufwand auf den Betriebspunkt abgestimmt werden, die Verbrennungsschwerpunktslage wird verbessert und das SPCCI Verfahren stabil gehalten. Dadurch wird der Wirkungsgrad im Motorkennfeld verbessert. Darüber hinaus trägt die Nutzung der Abgasenthalpie durch den Turbolader zur Steigerung des effektiven Motorwirkungsgrads bei.

ISBN

1920-2323-23-1

Anzahl der Seiten

20 Bestellen