André Kulzer

Allgemein gültige Verlustteilung für neue Brennverfahren

Vor dem Hintergrund neuer Brennverfahren wird in diesem Beitrag der Robert Bosch GmbH und des Instituts fur Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universitat Stuttgart ein neuer Ansatz fur eine detaillierte, allgemein gultige Verlustteilung vorgeschlagen. Ziel ist es, ein einheitliches Werkzeug zur Beurteilung neuer Betriebsstrategien von Otto- und Dieselmotoren und deren Derivate bereit zu stellen.

Simulation of misfire and strategies for misfire recovery of gasoline HCCI

In HCCI mode with negative valve overlap, the understanding of the engine behavior in case of misfire and delayed combustion is important to provide a complete control strategy. A hybrid continuous zero dimensional model for gasoline HCCI, based on simplified chemical kinetics and a separate airflow model is introduced. CHEMKIN is used to simulate the chemical kinetics, whereas the airflow and the injection is simulated using MatLab. The model is compared to experimental data. The introduced model is used to analyze the effect of misfire and late combustions on the dynamics of the system. A state transition map is proposed to distinguish between misfire with and without recovery. Control strategies to improve the misfire recovery are suggested.

Kontrollierte Selbstzuendung beim Ottomotor. CO2-Einsparpotenziale

Zur Abschaetzung der Serienfaehigkeit des HCCI-Brennverfahrens wurden bei Bosch die Potenziale der ottomotorischen Selbstzuendung untersucht und ein kostenoptimales Zielsystem definiert. Das HCCI-Brennverfahren wurde an einem Vierzylinder-Ottomotor mit serienmaessigem Dreiwege-Katalysator und den Subsystemen Benzin-Direkteinspritzung, variabler Ventilbetrieb, externer AGR und Brennraumdruckerfassung im dynamischen Motorbetrieb dargestellt. Besonderes Augenmerk wurde auf die Spezifikation der benoetigten Komponenten inklusive Verbrennungssensorik und auf das erforderliche Regelkonzept gelegt. Unter anderem haelt der Beitrag fest, dass eine Regelung des HCCI-Brennverfahrens auf die Groessen Verbrennungslage und Last sich als zielfuehrend erweisen. Zur endgueltigen Bewertung des HCCI-Brennverfahrens werden derzeit die Regelstrategien weiter entwickelt und das komplette System insbesondere auf Robustheit und Realisierbarkeit in einem Motorsteuergeraet untersucht. Speziell der Evaluierung der Entwicklungsziele Verbrauch, Emissionen, Fahrbarkeit und Geraeusch kommt hierbei eine entscheidende Bedeutung zu.

Homogeneous Charge Compression Ignition on Gasoline Engines

Compared to conventional combustion concepts for gasoline engines, HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) on gasoline engines bears the potential for a significant increase in efficiency and a resulting CO2 reduction with very low levels of (NOx) and particulate emissions. This contribution of Bosch analyzes the combustion concept and the open-loop and closed-loop control strategies for the entire operation map of a gasoline engine in the dynamic range.

Controlled auto-ignition

Gasoline HCCI, also called Controlled Auto-Ignition (CAI), allows for significant efficiency gains in combination with extremely low NOx emissions when compared to conventional spark-ignited combustion concepts. Bosch’s option to combine a lean-operating direct-injection engine with a simple exhaust gas aftertreatment system (three-way catalytic converter) adds to the attractiveness of CAI.

Einsatz der Brennverlaufsanalyse im Motorhochlauf als Entwicklungs- und Applikationswerkzeug

Mit zunehmend scharfer werdenden Emissionsgrenzwerten wird auch die Optimierung des Startprozesses immer wichtiger. Dieser Beitrag der Robert Bosch GmbH zeigt, wie die Analyse des gemessenen Zylinderdruckverlaufs und die daraus berechneten Brennverlaufe auf den hochgradig instationaren Startvorgang ubertragen werden konnen. Dabei zeigt sich, dass die zyklusaufgeloste Betrachtung der thermodynamischen Vorgange eine effiziente Optimierung des Startprozesses in allen Stufen der Entwicklung ermoglicht.

Calculation of the wall heat transfer during start-up of SI engines

The introduction of CO2-reduction technologies like the Start-Stop-System and the more stringent future emission limits require a detailed optimization of engine start-up. Thus the thermodynamic analysis of the processes is advantageous for combustion concept development as well as for the calibration of the ECU. In the following article by Bosch is shown how the transient wall heat fluxes can be calculated during engine start-up.

Berechnung des Wandwärmeübergangs im Motorhochlauf von Di-Ottomotoren

Die Einfuhrung von Start-Stopp-Systemen als CO2-Minderungsmasnahme und die zunehmend scharfer werdenden Emissionsgrenzwerte erfordern eine detaillierte Optimierung des Motorstarts. Die thermodynamische Analyse der Vorgange im Brennraum wahrend des Starts ist, sowohl in der Brennverfahrensentwicklung als auch bei der Datenkalibrierung des Motorsteuerungssystems, daher von Vorteil. Dieser Beitrag von Bosch zeigt, auf welche Weise der instationare Wandwarmeubergang wahrend des Motorhochlaufs berechnet werden kann.

Overall powertrain optimisation of highly boosted spark ignition engines

Currently the driver for innovations concerning the powertrain itself is mainly the reduction of fuel consumption which is directly connected to meeting CO2 emissions limits. This results in diverse solutions depending on the vehicle market and the engine class. Next to measures concerning a robust combustion concept design for extreme downsized engines, alternative transmission concepts and several hybrid vehicle architectures variants are also discussed. Bosch proposes for powertrains incorporating a spark ignition gasoline engine to build a bridge between the three main domains: internal combustion engine, transmission and electrification.

Gesamtoptimierung des Antriebsstrangs bei Hochaufgeladenen Ottomotoren

Treiber fur Innovationen im Antriebsstrang sind derzeit vornehmlich die Senkung des Kraftstoffverbrauchs und die damit verbundene Erreichung von gesetzlichen CO2-Grenzwerten. Dies fuhrt zu unterschiedlichen Losungen in Abhangigkeit von Fahrzeugmarkt und Motorklasse. Neben motorischen Masnahmen zur robusten Darstellung des Brennverfahrens bei extremem Downsizing werden alternative Getriebekonzepte und verschiedene Varianten einer Hybrid-Architektur diskutiert. Bosch schlagt fur Antriebsstrange mit Ottomotoren eine Brucke zwischen den drei Hauptdomanen Verbrennungsmotor, Getriebe und Elektrifizierung.