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Magerkonzepte
Bild K305 Einfluss der Zündkerzenlänge (links), der Vorzündung und des Luft-Kraftstoffverhältnisses auf den Kraftstoffverbrauch nach [3]

Magerkonzepte
Bild K297 Strategien bei Direkteinspritzung [2]
Kraftstoffverbrauch ~Einflussgrößen ~~motorische Maßnahmen ~~~Magerkonzepte

Magerkonzepte

Im Teillastbereich von Ottomotoren wird der spezifische Kraftstoffverbrauch durch Betrieb mit Luftüberschuss (λ > 1, homogen), also Magerbetrieb, verringert (Bild K305 ). Im Magerbetrieb erhöht sich infolge des Luftüberschusses die Gesamtladungsmasse und damit auch die effektive Verdichtung, was steigende Temperaturen und Drücke nach der Kompression bewirkt. Die freigesetzte Wärmemenge bei der Verbrennung wird einer größeren Ladungsmasse zugeführt, wodurch die mittlere Prozesstemperatur sinkt. Beide Effekte führen zu einer Erhöhung des Isentropenexponenten χ und damit zu einem höheren thermischen Wirkungsgrad. Geringere Gemischdichten führen im Wandbereich zu einer Verminderung der Wandwärmeverluste. Die höhere Gesamtladungsmasse bei gleichem Mitteldruck wird über einen größeren Drosselklappenwinkel eingestellt, der zu einer teilweisen Entdrosselung und zu einer Verminderung der Ladungswechselarbeit führt. Diese verringerte Ladungswechselarbeit erhöht nach [15] den effektiven Gesamtwirkungsgrad je nach Betriebspunkt um bis zu 4 %.

Bei den in den 80er Jahren ausgeführten Versuchsmotoren betrug das Kraftstoffeinsparpotential im Teillastgebiet (übliche FTP- und ECE-Zyklen) bis zu 15 %. Wegen der verschärften Abgasgesetzgebung wurden diese Magerkonzepte jedoch nicht weiterverfolgt.

Bei der Otto-Direkteinspritzung wird der Motor last- und drehzahlabhängig homogen mager (λ > 1) und geschichtet mit λ >> 1 betrieben (Bild K297). Da der Drei-Wege-Katalysator in diesen Bereichen NOx-Emissionen nicht mehr konvertieren kann, müssen die NOx-Emissionen in einem Speicherkatalysator zwischengespeichert werden.

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