Stratificeret afgift

Den stratificeret-ladning eller afgift lagdeling er en metode til Otto motorteknologi , hvor brændstoffet (for. Eksempel, benzin ) fremstilles således, at i området af tændrøret en antændelig blanding ( lambda λ er = 0,5 til 1,0), mens det resterende forbrændingskammer har en meget mager, vanskelig at antænde blanding ( λ = 1,5 til 3,0). Det samlede luftforhold for firetaktsmotorer er mellem 1,2 og 1,6. Først efter antændelse af den rige del af blandingen opstår betingelser, der også antænder resten af ​​blandingen. Stratificerede lademotorer kan ses som hybridmotorer (ikke at forveksle med hybriddrev ), fordi de kombinerer gnisttændingsfunktionen i benzinmotoren med inhomogeniteten af dieselmotorens brændstof-luft-blanding .

I nyere litteratur sættes spørgsmålet om nytten af ​​stratificeret opladning i tvivl, da det er forbundet med en betydelig designindsats for efterbehandlingssystemet til udstødningsgas og behovet for brændstof med lavt svovlindhold af høj kvalitet (Super Plus), som gør dem kun anvendelige over hele verden i begrænset omfang. Den vigtigste motivation for brugen af ​​stratificeret ladning var et forventet lavere brændstofforbrug og de dermed forbundne lavere kuldioxidemissioner; Imidlertid viser praktisk anvendelse, at motorer med stratificeret ladning ikke bruger mindre brændstof og dermed udleder ikke mindre kuldioxid end konventionelle motorer.

Dagens procedure

I den stratificerede ladningsproces anvendes direkte injektion med en kvalitativ kontrol (svarende til dieselmotoren) primært i dag . Denne kontrol resulterer i brændstofforbrugsfordele ved delbelastning og lavere hastighedsområde, da der ikke er gashåndtag gennem gashåndtaget . Udviklingsmål er design af forbrændingsprocessen med hensyn til forbedring af effektiviteten og reduktionen af ​​de lovligt regulerede emissioner af forurenende stoffer ( kulbrinter , nitrogenoxider , kulilte ).

Honda bragte i 1974 med CVCC- processen (Compound Vortex Controlled Combustion) en på en karburator- og fakkeldysebaseret stratificeringsproces i serie.

Stratificeret opladning er også implementeret i slot-kontrollerede totaktsmotorer , især omvendt-scavenged motorer , for at reducere nye ladetab. Princippet, også kendt som flushing reservoir (SpV), har været kendt siden 1920'erne og bliver i stigende grad brugt i serier, hvor ventilstyrede motorer er for tunge eller tilbøjelige til fejl på grund af stadig strengere emissionsregler. Den lagdelte ladning er baseret på blandingen i enten skylleporte vorzulagern frisk luft eller gammel gas (tidsmæssig lagdeling) eller udløbet i hele ved hjælp af en frisk lufttæppe ladningsudveksling skjold (rumlig lagdeling). I den tidsmæssige stratificering når den friske luft overførselsportene fra de friske luftkanaler via lommer i stempelskørtet . Friskluftforsyningen kan også styres ved hjælp af kontraventiler på overløbene. Det samlede luftforhold i blandingssmurte motorer er meget rigere end i firetaktsmotorer (lambda ca. 0,8 til 0,9).

teknologi

Udviklingen af ​​stratificerede lademotorer begyndte med den planlagte stramning af udstødningsgaslovgivningen i begyndelsen af ​​1970'erne hos alle kendte bilproducenter og forskellige forskningsinstitutter. Hovedformålet var at overholde loven uden katalysator, hvis det var muligt ; på det tidspunkt var disse stadig i de tidlige stadier af udviklingen.

Princippet om et tre-ventil stratificeret ladningskoncept blev først nævnt i 1918 i litteratur og patentansøgninger.

To forskellige stratificerede ladningsprocesser opstod (selvom selvfølgelig overlapninger var mulige, f.eks. Newhall-processen).

Version a

Blandingskomprimeringsproces med opdelt forbrændingskammer (sekundært kammer og hovedforbrændingskammer). Fordelene ved denne proces var den definerede adskillelse af det sekundære kammer, der leveres med en rig blanding, og hovedforbrændingskammeret, der leveres med en magert blanding, og dermed pålidelig drift i hele driftsområdet. På den anden side var det sprængte forbrændingskammer med et ugunstigt forhold mellem overfladeareal og volumen, højere kulbrintemissioner, øget brændstofforbrug og nedsat ydelse ufordelagtigt.

Den Porsche SKS (stratificeret opladning kammersystem) og PCI processen fra Volkswagen (begge med direkte injektion i det sekundære kammer) samt Honda CVCC proces (forbindelse Vortex Controlled Combustion), af hvilke kun den CVCC er kortvarigt seriefremstillet, og i USA og Japan blev solgt. Derudover var der et par andre processer, som hovedsagelig adskilte sig inden for området til hjælpekamre på grund af deres detaljerede løsninger (herunder Ricardo, Nilov, Gussak, Nissan, Mercedes-Benz, General Motors).

Før direkte indsprøjtning blev introduceret i serieproduktion i dieselmotorer i personbiler i 1990'erne, blev dette princip næsten udelukkende anvendt i form af forkammer og hvirvelkammermotorer .

Version B

Luftkomprimeringsproces med modificeret forbrændingskammer og direkte brændstofindsprøjtning. Fordelene ved denne proces var det udelte forbrændingskammer, den præstationsforøgende direkte indsprøjtning og muligheden for at køre højere luftforhold og dermed betjene motoren i et stort driftsområde udelukkende med kvalitetskontrol og således i vid udstrækning at undgå gashåndtag. Ulempen var imidlertid, at det ikke var muligt at opnå stabil lagdeling og dermed pålidelig motordrift i hele motorens driftsområde.

Den Hesselman proces og

  • MAN FM -,
  • Deutz AD (direkte brændstofindsprøjtning),
  • Ford PROCO- (programmeret forbrænding) og
  • Texaco TCCS-proces (Texaco-styret forbrændingssystem),

Men ingen af ​​dem kom ud over det eksperimentelle stadium og blev masseproduceret.

Først i de sidste par år er denne proces igen blevet aktuell med moderne injektionsteknologi. GDI (Benzin Direct Injection) -processen fra Mitsubishi og FSI (Fuel Stratified Injection) -processen fra Volkswagen er kendt , men med sidstnævnte er en blandingstratificering kun realiseret i en lille del af driftsområdet og igen med en homogen med stigende belastning og hastighed støkiometrisk blanding drives. VW har opgivet denne procedure på grund af tekniske og principrelaterede problemer. Alle aktuelle FSI-modeller køres kun i homogen drift (status: 2009).

Se også

litteratur

  • Michael C. Turkish: Stratificerede lademotorer med 3 ventiler: Udvikling, analyse og progression. SAE-papir 741163; International Stratified Charge Engine Conference, 30. oktober - 1. november 1974, Troy, Michigan (USA).
  • W. Brandstetter: Nyligt arbejde inden for stratificerede ladningsmotorer . Rapport om den internationale SAE-stratificerede afgiftskonference 1974 i Troy, Michigan (USA). MTZ Motortechnische Zeitschrift, 36 (1975), 4, s. 116-121.
  • W. Brandstetter: Status for udviklingen af ​​stratificerede ladningsmotorer. Sammenslutning af tyske ingeniører. VDI-Z, 118 (1976), nr. 19, s. 885-892.
  • Richard van Basshuysen (red.): Otto-motor med direkte indsprøjtning - procesudviklingspotentiale , 3. udgave, Springer Vieweg, Wiesbaden, 2013, ISBN 9783658014087

Weblinks

Individuelle beviser

  1. ↑ Richard van Basshuysen (red.): Ottomotor med direkte indsprøjtning - proces · systemer · udvikling · potentiale , 3. udgave, Springer Vieweg, Wiesbaden, 2013, ISBN 9783658014087 , s. 1
  2. ^ Van Basshuysen: Otto- motor med direkte indsprøjtning , 3. udgave, s. 21 ff.
  3. ↑ se også FAZ af 17. august 2007: Fremtiden tilhører lean operationer