Die Entwicklung des Ottomotors ist in den letzten Jahren durch die Benzindirekteinspritzung aufgrund ihrer Vorteile bezüglich des Wirkungsgrads geprägt worden. Das Downsizing ist hier der Trend zur Erreichung niedrigster Verbräuche. Die Strategie des Downsizings kann jedoch durch die Gemischbildungsproblematik aufgrund von Kraftstoffwandauftrag und dadurch bedingtem Anstieg der Partikelemissionen begrenzt sein.
In Voruntersuchungen sind zwei Konzepte -ein 3V-Konzept mit seitlich stehender Injektorlage und ein 4V-Konzept mit seitlicher Injektorlage- zur Realisierung eines kleinen DI-Ottomotors identifiziert worden. Der derzeit kleinste sinnvolle Bohrungsdurchmesser eines DI-Ottomotors beträgt 60 mm bei einem Hub von 71 mm, woraus sich ein Hubvolumen von 200 cm³ ergibt.
Die Konstruktion des Zylinderkopfes erfolgte unter Berücksichtigung der Anforderungen, die die Gemischbildung an die Generierung der Ladungsbewegung stellt, und der am Markt verfügbaren Komponenten, der mechanischen Festigkeit sowie derzeitiger Fertigungsverfahren. In der Arbeit ist das 3V-Konzept an einem Einzylinderforschungsmotor experimentell untersucht worden. Durch einspritzseitige Variationen sowie durch die Variation der Ladungsbewegungsintensität konnte insbesondere das Partikelemissionsverhalten signifikant verbessert werden. Es ist festzustellen, dass das untersuchte Konzept sehr sensibel auf Applikationsparameter wie Einspritzzeitpunkt, -pattern und Ladungsbewegungsintensität reagiert.
Gegenüber ausgeführten Motoren zeigen sich besonders bei Hochlastpunkten signifikante Vorteile kleinvolumiger Motoren aufgrund einer sehr geringen Klopfneigung. Dies bietet die Möglichkeit, den Mitteldruck weiter zu erhöhen und so kleinvolumige Motoren auch für höhere Fahrzeugklassen attraktiv zu machen.
Aktualisiert: 2020-12-23
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