Status RB-Arbeiten EMPA CLEVER

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Sophie Abel
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1 EMPA CLEVER Status RB-Arbeiten Motorsteuerung Steuergeräte Auslegung für GDI- und CNG-Turbo-Betrieb (mit jeweils passendem Programmstand) Einbindung zusätzlicher Sensoren und Aktuatoren für CNG-Betrieb und Turboaufladung Aufbau der ETK-Steuergeräte bis ca. Ende 0/007 Programmstand Erstellung Freischnitt-Programmstand für CNG-Betrieb (ohne Turboaufladung, ohne CNG-DI-Funktionen) bis Ende 0/007 CNG-Injektoren Auswahl modifizierter Motorsport-HDEV Zeitpunkt der Verfügbarkeit noch zu klären (0/007) 1

2 0 1 EMPA CLEVER Auswahl Erdgas-Injektor: CNG-Durchsatz VW EA FSI CNG-Masse je Einblasvorgang [g] CNG-Masse je Einblasvorgang [g] (aufgeladen, 1.5 bar) eff. Mitteldruck pme [bar] (nicht aufgeladen) Motordrehzahl n [1/min]

3 eff. Mitteldruck pme [bar] EMPA CLEVER Auswahl Erdgas-Injektor: CNG-Durchsatz VW EA FSI (aufgeladen, 1.5 bar) (nicht aufgeladen) Randbedingungen p CNG = 3 bar α Inj = KW Motordrehzahl n [1/min] 3

4 eff. Mitteldruck pme [bar] EMPA CLEVER Auswahl Erdgas-Injektor: CNG-Durchsatz VW EA FSI möglicher effektiver CNG-Massenstrom [g/s] (aufgeladen, 1.5 bar) A B.5 C Motordrehzahl n [1/min].3 D (nicht aufgeladen) 1. NEDC-Betriebsbereich VW Golf IV 1. FSI 1. Betriebsbereiche* A Serien-HDEV B Motorsport-HDEV C Motorsport-HDEV (modifiziert) D CNG-DI-EV** * p CNG = 3 bar α Inj = KW ** oder modifiziertes Motorsport-HDEV mit p CNG = 10 bar

5 eff. Mitteldruck pme [bar] EMPA CLEVER Auswahl Erdgas-Injektor: CNG-Durchsatz VW EA FSI (aufgeladen, 1.5 bar) (nicht aufgeladen) Randbedingungen p CNG = 3 bar α Inj = 00 KW Motordrehzahl n [1/min] 5

6 eff. Mitteldruck pme [bar] EMPA CLEVER Auswahl Erdgas-Injektor: CNG-Durchsatz VW EA FSI möglicher effektiver CNG-Massenstrom [g/s] (aufgeladen, 1.5 bar) A.7 B C (nicht aufgeladen) D 7. NEDC-Betriebsbereich VW Golf IV 1. FSI 7.5 Betriebsbereiche* A Serien-HDEV B Motorsport-HDEV C Motorsport-HDEV (modifiziert) D CNG-DI-EV** * p CNG = 3 bar α Inj = 00 KW ** oder modifiziertes Motorsport-HDEV mit p CNG = 90 bar Motordrehzahl n [1/min]

7 EMPA CLEVER Auswahl Erdgas-Injektor: Baugröße CNG-DI-Injektor CNG-Durchsatz hinreichend hoch großer Bauraum (Kollision mit LBK-Flansch und Saugrohr) Ventilspitze nicht passend für Zylinderkopf VW EA111 Motorsport-HDEV Ventil passend für Zylinderkopf VW EA111 Modifikation Kraftstoffrail erforderlich CNG-Durchsatz bei p CNG = 3 bar nur hinreichend für niedrigen bis mittleren Leistungsbereich p max > 150 bar 7

8 EMPA CLEVER Überlegungen zum Erdgasbetrieb Direkteinblasung Saugrohreinblasung Injektor CNG-DI Injektor HDEV 1 Erhöhung Massendurchsatz durch Ventilmodifikation Erhöhung Vordruck Gefahr: mögliche Durchsatzspreizung bei p CNG = const. zu gering Minderung der Reichweite Vorlage Hintergrundgemisch Kombination von Direkt- und Saugrohreinblasung?

9 EMPA CLEVER CNG-Direkteinblasung Vorteile Schichtladungsbetrieb zur Erhöhung des Motorwirkungsgrades in der Teillast Verbesserung der Katalysatoraufheizung durch HSP-Betrieb Kompensation der Frischluft- Füllungsverluste eines CNG-PFI Scavenging bei niedriger Drehzahl und hoher Last Nachteile geringere Entdrosselung bei λ=1-betrieb (im Vergleich zu PFI) schlechtere Gemischbildung/Homogenisierung (im Vergleich zu PFI) Teillast => Vorteil DI => Vorteil DI Teillast => Vorteil PFI => Vorteil PFI 9

10 EMPA CLEVER CNG-Direkteinblasung Diskussion der Potentiale im Umfeld von Turboaufladung und Hybridisierung Kompensation der Frischluft-Füllungsverluste eines CNG-PFI Füllungsverluste treten bei aufgeladenem Motorbetrieb in den Hintergrund im nicht aufgeladenen Betriebsbereich des TC-Motors bzw. bei fehlendem Scavenging kann eine Kompensation durch den Elektromotor erfolgen Schichtladungsbetrieb zur Erhöhung des Motorwirkungsgrades in der Teillast Kosten für magere Abgasnachbehandlung sind sehr hoch Downsizing/Downspeeding führen zu vermindertem Motorbetrieb in der Teillast Verbesserung der Katalysatoraufheizung durch HSP-Betrieb elektrisch unterstütztes (An-) Fahren kann zur Minderung der Abgasschadstoffrohemission nach Motorstart genutzt werden (langsameres Katalysatoraufheizen weniger kritisch) => verbleibender Vorteil für CNG-DI?

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