DeutschesFachbuch.de : Downsizing bei Verbrennungsmotoren Ein wirkungsvolles Konzept zur Kraftstoffverbrauchssenkung Von Rainer Golloch

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Inhaltsverzeichnis
NomenklaturIX
1 Einleitung und Zielsetzung 1
2 Energieumsetzung im Verbrennungsmotor 3
2.1 Einzelprozesse motorischer Energiewandlung 3
2.1.1 Energiebilanz und Wirkungsgradkette 3
2.1.2 Zündung und Flammenausbreitung 6
2.1.3 Verbrennung 12
2.1.4 Wärmefreisetzung und Wärmeübergang 20
2.1.5 Schadstoffbildung und -reduzierung 24
2.1.6 Ladungswechsel und Ladungsbewegung 33
2.2 Vergleichsprozesse 42
2.2.1 Gleichraum-Prozess 45
2.2.2 Seiliger-Prozess 49
2.3 Verlustanalyse 52
2.3.1 Art und Entstehung der Einzelverluste 54
2.3.2 Verlustanalyse von Otto- und Dieselmotoren 62
3 Downsizing 67
3.1 Grundlagen 67
3.2 Statisches und Dynamisches Downsizing 75
3.2.1 Reduzierung des Motorhubvolumens 75
3.2.2 Mitteldrucksteigerung 76
3.2.3 Dynamisches Downsizing durch Zylinderabschaltung 78
3.3 Wirkungsmechanismen 82
3.4 Problembereiche hochaufgeladener Motoren 91
3.4.1 Anfahrdrehmoment und dynamisches Verhalten 92
3.4.2 Die Klopfproblematik beim Ottomotor 97
3.4.3 Thermische und mechanische Motorbelastung 102
3.4.4 Akustik und Schwingungskomfort 103
3.5 Verbrauchspotenziale 104
3.5.1 Einflussparameter und Verbrauchsszenarien 104
3.5.2 Vergleich unterschiedlicher Motorkonzepte 107
3.6 Fahrzeugseitige Betrachtungen 122
3.6.1 Package 122
3.6.2 Getriebekonzepte 125
3.6.3 Hybride Antriebssysteme 134
3.7 Kennwerte heutiger Verbrennungsmotoren 138
3.7.1 Pkw-Otto- und Dieselmotoren 139
3.7.2 Dieselmotoren für andere Anwendungen (Nutzdieselmotoren)143
4 Relevante Subsysteme und Prozesse 147
4.1 Aufladung 147
4.1.1 Aufladetechnische Grundlagen 148
4.1.2 Mechanische Aufladung 168
4.1.3 Abgasturboaufladung 169
4.1.4 Verfahren zur Hochaufladung 185
4.2 Variabilitäten und Prozesssteuerung 212
4.2.1 Abgasrückführung 212
4.2.2 Variable Ventilsteuerung 219
4.2.3 Variable Verdichtung 230
4.3 Gemischaufbereitung und Verbrennung 235
4.3.1 Grundlagen 236
4.3.2 Ottomotorische Hochlast-Brennverfahren 256
4.3.3 Dieselmotorische Hochlast-Brennverfahren 277
4.4 Motormechanik und Wärmehaushalt 288
4.4.1 Mechanische und tribologische Grundlagen 290
4.4.2 Beanspruchung und Anpassung der Motorkomponenten 305
4.4.3 Nebenaggregate und Wärmehaushalt 317
5 Zusammenfassung und Ausblick 323
Literaturverzeichnis 327
Sachverzeichnis 341
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Sachverzeichnis
AAbgasgegendruck 170, 178, 266
Abgasrückrührung 212, 272, 274
Abgasgehalt 215
AGR-Rate 215
- Wirkung 216
Abgasturbine 149
- isentroper Wirkungsgrad 172
- Kennfeld 174, 177
- Querschnitt 174
- Turbinenleistung 172
Abgasturboaufladung 169
Abgasturbolader 171
- elektrisch unterstützter 203
- Regelung 175
Abwärmestrom 4
- Ansprechverhalten 168, 268
Aufladegrad 149
Aufladeverfahren
Abgasturboaufladung 169
- Mechanische Aufladung 168
Aufladung 76, 147
- Kenngrößen 149
- Stau 182
- Stoß182
- zweistufig-geregelt 192
- zweistufige 184
BBauteilbeanspruchung 289
Beanspruchung
- mechanische 293
- thermische 305
Benzin-Direkteinspritzung 242, 268
Betriebsarten 243
Brennverfahren 243
- Einspritzdrücke 246
- Homogenbetrieb 244, 245
- Schichtladebetrieb 243
Beschleunigungsreserve 83, 105
Betriebspunktverlagerung 73
Betriebs verhalten 92
Blow-by 57
Brenndauer 84, 257
Brennstoffmassenstrom 237
Brennverfahren 235
- Dieselmotorische Hochlast 277
- Diesel-Verfahren 249
- Kostenvergleich 287
- Ottomotorische Hochlast 256
- Otto-Verfahren 238
Brennverlauf 20, 242, 249, 255, 274
Brutto-Reaktionsgleichung 12
CC 02 -Emission 14, 287
Common-Rail-System 253
DDownsizing 67
- Betriebspunktverlagerung 73
Dynamisches 75
- Effekt 86, 111
- Grad 70
- Kennwerte 67, 109, 142, 146
- Kundenakzeptanz 88
- Risiken und Problembereiche 74, 91, 102
- Statisches 75
- Verbrauchspotenziale 104, 107, 121
- Wirkungsmechanismen 82
Downsizing-Konzepte 67
- Hochdrehzahlkonzept 67
- Hochlastkonzept 67, 108
Drall (Swirl) 40
Drehmoment
- Anfahr 92
- Schwankungen 101
Drosselklappe 167
Druckgradient 10
Durchbrennfunktion 21
Durchfluss
- hydraulischer 283
Düsenring 178
EEinspritzdrücke 246, 284
Einspritzparameter 250, 283
Einspritzsystem 247, 252
Einspritzverlauf 252, 285
Einzelverluste 52, 84
- Ladungswechsel 58
- Leckage, Blow-by 57
- mechanische Verluste 60
- reale Ladung 54
- realer Verbrennungsablauf 55
- unvollkommene Verbrennung 54
- Wandwärmeübergang 55
Energiebilanz 3
Energiewandlung 3
Entspannungsgrad 47
Eulersche Hauptgleichung 159
FFahrwiderstandslinie 114 flame quenching 27
Flammenausbreitung 7
Flammenfront 8
GGaskraft 291
Gemischanreicherung 102, 257, 268, 271
Gemischansaugung 236
Gemischaufbereitung 235
Gemischheizwert 36
Getriebe-Konzepte 125
- Automatisierte Schaltgetriebe 126
- Doppelkupplungsgetriebe 126
- Handschaltgetriebe 126
- Stufenautomat 128
- Stufenlose Getriebe (CVT) 131
Gleichdruck-Prozess 50
Gleichraumgrad 47
Gleichraum-Prozess 45
Gütegrad 6
HHeizverlauf 21
Heizwert 5
- Gemisch 36
- unterer 36
Hochaufladung 96, 185, 268
Hochdrehzahlkonzept 67
Hochlastkonzept 67
Homogenbetrieb 245
Hybride Antriebssysteme 134
- Funktionen 134
- Mild-Hybrid 135
- Voll-Hybrid 135
IImpulsaufladung 205
Impulsklappe 208
Isentropenexponent 43
KKanalabschaltung 222, 241
Kennfeldstabilisierende Maßnahme 181
Klopfen 9, 97
Klopfgrenze 99, 260
Klopfneigung 10, 273
Kolbenflächenleistung 311
Kraftstoffe 13
Kraftstoffverbrauch 5, 14, 100, 104, 110, 257, 268, 303
Kühlung 318
Kurbeltrieb 290
Kurbelwelle 313
Kurbelwellen-Starter-Generator 136
LLadedruck 280
- aufbau 93
- bedarf 77, 166
- erhöhung 160
Ladeluftkühlung 161, 255
Ladungsbewegung 33, 39, 247, 260, 286
- Drall (Swirl) 40
- Quetschströmung (Squish) 41
- Tumble 40, 260
Ladungsdichte 77
Ladungsschichtung 242
Ladungsverdünnung 240, 241, 263
Ladungswechsel 33, 268
- gasdynamische Effekte 38
- Kenngrößen 35
- Spülverluste 34
- Ventilüberschneidung 33
Ladungswechselarbeit 59
Lager 313
- belastung 314
- werkstoff 316
Lastpunktverschiebung 79, 83
Liefergrad 35
Low-End-Torque 96, 119, 269
Luftansaugung 236
Luftaufwand 35
Luftbedarf 12, 149
- Mindest- 12
Lufttaktventil 206
Luftverhältnis 12
- Verbrennungs- 13
MMassenausgleich 320
Massenkraft 291
Mechanische Aufladung 168, 265
Mikrostrukturierung 308
Miller-Verfahren 163, 225
Mindestluftmenge 13
Mitteldruck 43
- effektiver 6, 148, 237
- indizierter, innerer 6
Messung 301
- Reib 6, 302, 308
- Steigerung 76
Motoren-Kennwerte 138
Motormechanik 288
Motorschlucklinie 166
NNebenaggregate 317
Nutzarbeit 3
O Ölfilmdicke 309
PPackage 122
Pleuel 313
Prozesskette 4
Pumpgrenze 160, 178
QQualitätsregelung 239, 249
Quantitätsregelung 239, 240
RRadialverdichter 158
Registeraufladung 186
Reibkraft 308
Reibung 297
Restgasanteil 96, 266
Restgasverträglichkeit 218, 264, 273
Reverse-Miller-Cycle 225
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