Günter Karl Fraidl

Range extender module

The use of AVLs Pure Range Extender module as a serial hybrid solution is described. The AVL concept is optimised for electric power generation in single-point operation and allows a compactly integrated, cost- and weight-efficient module design. In addition to its use in simplified four-stroke designs the Pure Range Extender can be applied to emission-optimised and fuel consumption-optimised two-stroke and rotary piston engines. Details are given of the reductions in weight and running costs and the increases in range that can be achieved. The development process is discussed and the key specifications of the Pure Range Extender provided in a table. The design of the internal combustion engine and generator-starter are considered in more detail. A feature of the system is its flexible design which will allow its use in a wide variety of vehicles.

Homogeneous auto-ignition — the future of gasoline direct injection?

In spite of the fact that homogeneous auto-ignition has already been introduced into series production with two stroke engines, its practical application with automotive four-stroke engines is still under discussion. Based on a new engine management system, AVL has developed a lean-burn GDI system without DeNOx catalyst which can be applied worldwide and utilises controlled auto-ignition at part load for improved fuel consumption and NOx emission. Whereas both the combustion and control system are completely new, the hardware is largely based on existing GDI concepts and the respective production facilities.

The gasoline engine and RDE challenges and prospects

Whereas in the past decade, the CO2 reduction was the major driver for technology development with Gasoline en.gines, especially after the “Dieselgate” an “Extended Emission Compliance” including Real Drive Emissions is taking significant impact on future technology routes. Whereas the RDE legislation initially was targeted primarily towards the Diesel-NOx and the Gasoline-PN emissions, now also the NOx emissions of some Gasoline engine concepts have to be reduced.

Range-Extender-Modul. Wegbereiter fuer elektrische Mobilitaet

Fur eine breite Akzeptanz von Elektrofahrzeugen erscheint ein Range-Extender als serielles Hilfsaggregat fur einzelne langere Fahrstrecken von entscheidender Bedeutung. Der Ansatz von AVL ist auf Batterienachladung im Einpunktbetrieb ausgelegt und ermoglicht ein kompakt integriertes, gewichts- und kostenoptimiertes Modul. Der Verbrennungsmotor des sogenannten Pure-Range-Extenders von AVL kann neben vereinfachten Viertakt-Konzepten auch als, fur die Anwendung optimierter, Zweitakt- beziehungsweise Rotationskolbenmotor ausgefuhrt werden

Mehrwertorientierte Techniken für ottomotorische Antriebssysteme

Eine konsequente Mehrwertorientierung lasst sich beim Ottomotor in verschiedener Weise umsetzen. Beim AVL-CBR-System der dritten Generation wird durch Integration der variablen Ladungsbewegung in die Funktion der Restgassteuerung mittels Phasenschieber und Auslassventilmaskierung der Systemaufwand bei praktisch gleicher Funktionalitat deutlich reduziert. Das verbrauchs- und fahrspasorientierte DGI-tc Aufladekonzept von AVL steigert durch forcierte Nutzung von Synergieeffekten zwischen Direkteinspritzung, Nockenwellen-Phasenschieber und Abgasturboaufladung den Kundennutzen in Form von signifikanter Verbrauchsreduzierung und vergrosertem Fahrspas uberproportional zum Mehraufwand.

Homogene Selbstzündung — die Zukunft der Benzin-Direkteinspritzung ?

Obwohl die homogene Selbstzundung bei Zweitakt-Ottomotoren bereits im Serieneinsatz war, ist ihre praktische Umsetzbarkeit am Viertaktmotor umstritten. Basierend auf einer neuen Motorsteuerung wurde bei AVL ein weltweit einsetzbares mageres Direkteinspritzverfahren ohne DeNOx-Kat entwickelt, das in der Teillast kontrollierte Selbstzundung zur Reduktion von Kraftstoffverbrauch und NOx-Emissionen verwendet. Trotz eines radikal geanderten Verbrennungs- und Steuerungskonzepts baut dieses System modular auf bestehenden DI-Konzepten und den entsprechenden Fertigungseinrichtungen auf.

Gasoline engine technologies focused on multiple benefit

Multiple benefit can be obtained in various ways in gasoline engine development through the consequent persual of this as goal. With the AVL-CBR 3 system, for example, the total cost can be significantly reduced by integrating the functionality of variable charge motion directly into the residual gas control by cam phaser. The AVL DGI-tc fuel economy and fun-to-drive concept achieved through uncompromising exploitation of the synergy effects between direct injection, cam phase shifter, turbocharging and exhaust valve masking increases customer benefits disproportionately greater than the increase in cost incurred.

Diepraktische Umsetzungam transienten Vollmotor

Ziel des AVL-CSI-(Compression Spark Ignition)-Konzepts ist die praktische Umsetzung des Verbrauchsvorteils des mageren Selbstzundungsbetriebs bei gleichzeitiger Erfullung der strengen Abgasnormen (Euro 4 und 5) ohne DENOx-Speicherkatalysator (siehe auch MTZ 10/2002). Eine wesentliche Randbedingung stellt dabei auch die grostmogliche Beibehaltung konventioneller Ottomotorarchitekturen dar wie auch ein fur Saugmotoren mit Otto-Direkteinspritzung ubliches Verdichtungsverhaltnis von 12 mit handelsublichem Eurosuper (ROZ 95) als Kraftstoff. Der vorliegende Artikel beschreibt die Vollmotor-Ergebnisse bis hin zu transienten NEDC-Testresultaten am hochdynamischen Motorprufstand.

Partikeloptimale Benzindirekteinspritzung – Eine Voraussetzung für RDE

Zu den Kerngebieten moderner Fahrzeugentwicklung zahlt die Minimierung der Emissionen im kundenrelevanten Alltagsbetrieb. Diese „Real Driving Emissions“ (RDE) stehen auch im Mittelpunkt zukunftiger PKW-Emissionsgesetzgebungsentwicklungen der Europaischen Union. Die Neuerungen mit EU6c ab 2017 bzw. darauffolgende Entwicklungsstufen werden mit hoher Wahrscheinlichkeit Emissionsmessungen auf offentlichen Strasen mittels mobiler Emissionsmesstechnik (PEMS) als neues Teilelement der Typprufung erfordern. Das Ziel bleibt daher, eine besonders hohe Emissionsrobustheit bei der Motor- und Abgasnachbehandlungsentwicklung unter den Anforderungen sich andernder Umwelteinflusse, verschiedener Fahrstile und Streckenbeschaffenheiten in den Vordergrund zu stellen.

The future of gasoline engines

Both the future test cycles and more fuel-efficient transmission and electrification concepts are shifting the ICE operation towards higher engine loads. Whereas in the past, FE measures with Gasoline Engines were mainly concentrated on the reduction of throttle losses, in future the extension of the sweet spot area becomes decisive. Consequently, a complete re-evaluation of existing technologies as well as new technology approaches are required also in view of the simultaneously aggravated limits for pollutant emissions. Highly differentiated market demands will result in an increasing differentiation of specific power between “Top Performance / Image Concepts” heading up to 200 kW /l and “Fuel Economy Concepts” targeting a minimum BSFC of 200 g/kWh. In spite quite different boundaries, various base elements like knock resistant combustion systems, highly efficient charging devices, optimized friction, etc. can be utilized both for highest power and for best efficiency.