System- und Komponentenanalyse für hohen thermodynamischen Wirkungsgrad beim Ottomotor

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Identifikation und Bewertung verschiedener wirkungsgradsteigernder Maßnahmen am Downsizing-Ottomotor. Ziel ist die Entwicklung einer geschlossenen Methodik zur objektiven Bewertung diverser Verbrauchsmaßnahmen unter Berücksichtigung des tatsächlich auftretenden Lastkollektivs und die Anwendung dieser Methodik für verschiedene Verfahrensweisen zur Optimierung eines hochaufgeladenen otto-motorischen Brennverfahrens. Mithilfe kinematischer Zyklussimulation und innermotorischer Verlustteilung werden Rückschlüsse auf die Verlustquellen am Downsizing-Ottomotor gezogen. Anhand der entwickelten Zyklusverlustteilung werden Maßnahmen unter Berücksichtigung ihrer Auswirkungen auf das Gesamtsystem in Hinsicht auf ihre Wirkungsgradpotenziale bewertet. Zunächst werden mit interner und externer Abgasrückführung, homogenem Magerbetrieb und spätem Einlassschließen verschiedene Möglichkeiten zur Entdrosselung betrachtet. Einen weiteren Schwerpunkt stellt die Optimierung des Verdichtungsverhältnisses hochaufgeladener Ottomotoren dar, da hier infolge der erhöhten Klopfneigung Einschränkungen im Vergleich zu Saugmotoren bestehen. Zu diesem Zweck werden verschiedene Verdichtungen und deren Kombination mit klopfreduzierenden Maßnahmen beleuchtet. Besonderes Augenmerk wird im Zusammenhang mit der Verdichtungsanhebung auf die notwendige Zündspannung gelegt, da diese mit steigender Dichte im Brennraum zunimmt. Als Maßnahme zur Beeinflussung des Realverbrauches bei hohen Fahrgeschwindigkeiten werden zwei Möglichkeiten zur Reduktion des Anfettungsbedarfs untersucht: zum Einen eine gekühlte Abgasrückführung und zum Anderen die Verwendung eines Turboladers mit erhöhter zulässiger Turbineneintrittstemperatur.