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Miller- und Atkinson-Zyklen für

Saug- und aufgeladeneMotoren

Kolbenmaschinen-Vortrag

von Mirko Neumannund Svenja Reinfeldt

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Neumann, Reinfeldt Miller und Atkinson Zyklen fürSaug- und aufgeladene Motoren

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InhaltKolbenmaschinen

1. Einleitung

2. Generelle Funktionsweise

3. M-/A-Zyklus am Dieselmotor

4. Atkinson-Zyklus im Toyota Prius II

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1. EinleitungKolbenmaschinen

• 1876 Erfindung des Otto-Motors

• 1882 Erfindung des Atkinson-Motors

- Umgehung des Otto-Patents- Steigerung des Wirkungsgrades

 

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1. EinleitungKolbenmaschinen

 

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2. Generelle FunktionsweiseThermische

Verfahrenstechnik

 

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2. Generelle FunktionsweiseThermische

Verfahrenstechnik

• „normaler“ Otto-Kurbeltrieb

• Verkleinerung des effektivenVerdichtungsverhältnis durch späteren

Einlassschluss• 1947 Modifikation durch Ralph Miller:

früherer Einlassschluss

 

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2. Generelle FunktionsweiseKolbenmaschinen

OT

UT

Ansaugen Verdichten Expandieren Ausschieben Ansaugen

Miller-Zyklus Atkinson-Zyklus „normaler“ Otto-Zyklus

Variationen des Einlassschlusses

 

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2. Generelle FunktionsweiseThermische

Verfahrenstechnik

 

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3. M-/A-Zyklus am DieselmotorKolbenmaschinen

Ziel: Senkung der NOx-Emissionen

 

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3. M-/A-Zyklus am DieselmotorKolbenmaschinen

• Senkung der NOx-Emissionen durch geringere

Prozesstemperatur• Kleineres Verdichtungsverhältnis kleinere

Ladungsmasse Ausgleich durch erhöhten

Ladungsdruck erhöhte Ladelufttemperatur Ladeluftkühler erforderlich

 

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3. M-/A-Zyklus am DieselmotorKolbenmaschinen

Theoretisches Potenzial zur Absenkung der Verdichtungstemperaturüber Verschiebung des Einlassschlusses

 

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3. M-/A-Zyklus am DieselmotorKolbenmaschinen

Miller/Atkinson und AGR: resultierende Ladelufttemperatur und erreichbaresTemperaturabsenkungs-Potenzial über Verschiebung des Einlassschluss

 

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3. M-/A-Zyklus am DieselmotorKolbenmaschinen

Realer Motor:

• Saugrohrdynamik – Druckschwingungen

 – Trägheit der Gassäule

• Endliche Schließgeschwindigkeit der EV

• Aufgeheizte, zurückgeschobene Ladung

bei Atkinson höchste NOx-Emissionsreduktion bei

Miller

 

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3. M-/A-Zyklus am DieselmotorKolbenmaschinen

Vergleich zwischen Miller und externer Abgasrückführung

 

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3. M-/A-Zyklus am DieselmotorKolbenmaschinen

• keine nennenswerte Auswirkung auf

Kraftstoffverbrauch

• externe Abgasrückführung erzielt bessereErgebnisse trotz einfacherer Technik

 

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4. Atkinson-Zyklus im Toyota Prius IIKolbenmaschinen

 

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4. Atkinson-Zyklus im Toyota Prius IIKolbenmaschinen

• Einlassschlussver-

zögerung um 100°Kurbelwinkel – gesteuert durch VVT-i

• verkleinerteBrennkammer

vergrößertervolumetrischerKompressionsgrad

 

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4. Atkinson-Zyklus im Toyota Prius IIKolbenmaschinen

 

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4. Atkinson-Zyklus im Toyota Prius IIKolbenmaschinen

Untersuchung durch Prof. Dr.-Ing. Gheorghiu und

Prof. Dr.-Ing. Ueberschär:3 Varianten des Atkinson-Zyklus im Saugmotor:

1. Ottoprozess mit Einlassschlussverzögerung

um 100°KW

2. „Prius II“ – Motor

3. Spezieller Kurbeltrieb wie im Atkinson-Motor

 

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4. Atkinson-Zyklus im Toyota Prius IIKolbenmaschinen

 

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4. Atkinson-Zyklus im Toyota Prius IIKolbenmaschinen

Fazit:

• Varianten 1 und 2 (Prius II) bringen keineLeistungssteigerung mit sich

• Variante 3 ist auch ohne Aufladung bereitssichtlich effizienter

 

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4. Atkinson-Zyklus im Toyota Prius IIKolbenmaschinen

Guter

Wirkungsgradbei

•hoher Last und•Nenndrehzahl

 

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Vielen Dank für IhreAufmerksamkeit!

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