Benzinmotorinnovationen steigern die Effizienz und senken die Emissionen

Stellen Sie sich ein Fahrzeug vor, das robuste Leistungen bietet und gleichzeitig sparsamer und umweltfreundlicher ist.Diese Vision ist kein ferner Traum, sondern ein unvermeidliches Ergebnis der kontinuierlichen Innovation in der BenzinmotortechnikHeute untersuchen wir den aktuellen Stand, die Herausforderungen und die Zukunftsperspektiven dieser entscheidenden Automobiltechnologie.

Die Benzinmotoren behalten aufgrund ihrer hohen Drehgeschwindigkeit, ihrer einfachen Struktur, ihrer geringen Emissionen (durch technologische Optimierung), ihres leichten Designs und ihrer hohenerschwingliche ProduktionskostenWährend bestimmte spezialisierte Anwendungen wie Hochleistungsfeuerpumpen aufgrund von Leistungsbeschränkungen und Sicherheitsbedenken alternative Lösungen erfordern können, ist es möglich, dass die Anwendungen in den BereichenBenzinmotoren bleiben die bevorzugte Wahl für die meisten VerbraucherfahrzeugeDieser Artikel konzentriert sich auf die Kalibrierungsforschung für Benzinmotoren, insbesondere die Optimierung mehrerer Schlüsselsysteme.

Variable Valve Timing (VVT) ist eine der Grundsteintechnologien moderner Benzinmotoren.Dieses System regelt dynamisch die Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile, einschließlich der Einlassventilöffnung (IVO), Einlassventilschließung (IVC), Auspuffventilöffnung (EVO) und Auspuffventilschließung (EVC) based on different operating conditions.Diese Zeitparameter beeinflussen entscheidend den Zustand der Luft-Kraftstoffmischung (AFR) in den Zylindern.

• Verbesserte Leistung bei allen Drehzahlen:Im Gegensatz zu festen Ventil-Timing-Designs, die für bestimmte Drehzahlbereiche optimiert werden, passt VVT die Timing-Parameter im gesamten Geschwindigkeitsspektrum an, um sowohl die Leistung als auch den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
• Emissionsreduzierung:Eine präzise Steuerung der Ventilzeit reduziert die Pumpverluste und verbessert die Verbrennungseffizienz, wodurch die schädlichen Emissionen verringert werden.
• Verbesserte Kraftstoffeinsparung:Durch die optimierte Ventil-Zeitgestaltung kann der Motor mit maximaler Effizienz betrieben werden und der Kraftstoffverbrauch minimiert werden.

AFR ist das Massenverhältnis von Luft zu Brennstoff, das in den Zylinder gelangt.7:1, bei dem 14,7 Teile Luft 1 Teil Treibstoff vollständig verbrennen.

• Reichhaltiges Gemisch (AFR < 14.7(siehe unten)Überschüssiger Treibstoff verbessert die Leistung, erhöht aber den Treibstoffverbrauch und die Emissionen.
• Mageres Gemisch (AFR > 14)7(siehe unten)Überschüssige Luft verbessert den Kraftstoffverbrauch und reduziert die Emissionen, kann aber zu Leistungsverlusten und Fehlzündungen führen.

Die gemeinsame Kalibrierung von VVT und AFR stellt eine komplexe technische Herausforderung dar, die eine ausgewogene Berücksichtigung von Leistung, Kraftstoffverbrauch und Emissionen erfordert.Genaue VVT-Anpassungen optimieren die Ein- und Auspuffprozesse, um eine ideale AFR zu erreichen, was letztendlich die Gesamtleistung des Motors verbessert.

Zündzeit (Zündzeit oder Zündvorankommen) bezieht sich auf den Moment, in dem der Zündkerz das Luft-Kraftstoff-Gemisch abfeuert, bevor der Kolben den oberen toten Mittelpunkt (TDC) erreicht,üblicherweise in Kurvenwellengraden gemessenEine ordnungsgemäße Kalibrierung verhindert eine abnormale Verbrennung und verbessert gleichzeitig die thermische Effizienz, um den Kraftstoffverbrauch zu senken.

• Sicherstellung der vollständigen Verbrennung:Eine späte Zündung führt zu einer unvollständigen Verbrennung, was die Leistung reduziert und die Emissionen erhöht.
• Verhindert Klopfen:Eine zu hohe Timing-Einstellung verursacht extreme Druck-/Temperaturspitzen, die zu zerstörerischem Klopfen führen.
• Optimiert die thermische Effizienz:Der richtige Zeitpunkt maximiert die Verbrennungseffizienz, um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.

Der Zündzeitpunkt muss anhand mehrerer Faktoren angepasst werden, einschließlich Drehzahlen, Last, Einlasslufttemperatur und Kühlmitteltemperatur:

• Niedrige Drehzahlen/Last:Eine fortschrittliche Zeitregelung sorgt für eine vollständige Verbrennung.
• Höhere Drehzahlen/Last:Ein verzögertes Timing verhindert das Klopfen.

EGR-Systeme führen einen Teil der Abgase wieder in die Zylinder ein, wodurch die Sauerstoffkonzentration und die Verbrennungstemperatur gesenkt werden, um die NOx-Bildung zu unterdrücken (die eine hohe Temperatur und Sauerstoff erfordert).Verringerte Höchsttemperaturen verringern auch die Wärmeverluste, die Effizienz der Kraftstoffumwandlung verbessern.

Typische Systeme umfassen ein EGR-Ventil (Regulierung des Gasstroms), einen EGR-Kühler (Reduzierung der Gastemperatur) und ein Steuermodul (Anpassung der Ventilposition anhand der Betriebsbedingungen).

• Vorteile:Signifikante Reduzierung der NOx, verbesserte Kraftstoffeinsparung und Stoßunterdrückung.
• Nachteile:Reduzierte Leistung (durch geringere Sauerstoffverfügbarkeit) und mögliche Erhöhung der Partikel.

• Bei geringer Last:Höhere EGR-Gehalte kontrollieren die NOx wirksam.
• Bei hoher Last:Verringerte EGR-Raten erhalten die Leistung.

Bei vergleichbaren Leistungsniveaus arbeiten Benzinmotoren in breiteren Drehzahlbereichen mit engeren Drehmomentbändern, während Dieselmotoren bei niedrigeren Drehzahlen ein höheres Drehmoment liefern.Diese Eigenschaften bestimmen ihre Fahrzeuganwendungen:

• Benzin:Ideal für Personenkraftwagen, bei denen breite Drehzahlbereiche über extremes Drehmoment stehen.
• Diesel:Vorzugsweise für Lkw und schwere Fahrzeuge, die ein hohes Drehmoment benötigen.

Dieselmotoren erfordern auch teurere Nachbehandlungssysteme, um den Emissionsnormen gerecht zu werden, was dieselhybride Triebwerke trotz ihrer Vorteile bei der Kraftstoffeffizienz für die Verbraucher weniger kostengünstig macht.

Dies ist ein wichtiger Faktor für die Entwicklung von Kraftfahrzeugen, die in der Lage sind, ihre Leistung, Effizienz undund Umweltauswirkungen.Betriebsmotoren haben mit ihren neuen Anwendungen in Hybridsystemen und alternativen Kraftstoffen ein erhebliches Potenzial für zukünftige Entwicklungen, die vielversprechende sauberere und effizientere Mobilitätslösungen bieten.