Untersuchung der Kohlenwasserstoff-Emission Hubraumkleiner Ottomotoren

Ziel und Inhalt dieser Arbeit ist die Gegenuberstellung der einzelnen Phanomene der HC-Emission bei hubraumkleinen Ottomotoren hinsichtlich ihrer Entstehungsorte gegenuber den hubraumgrossen, sowie das Aufzeigen von Losungsansatzen zur Reduktion der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, um zumindest das Niveau der grosseren Motoren zu erreichen. Der hubraumgrosse Motor, ein Opel C20XE der als Vergleich dient, besitzt ein Zylinderhubvolumen von 500 cm3. Als hubraumkleiner Motor wurde ein...
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Ziel und Inhalt dieser Arbeit ist die Gegenuberstellung der einzelnen Phanomene der HC-Emission bei hubraumkleinen Ottomotoren hinsichtlich ihrer Entstehungsorte gegenuber den hubraumgrossen, sowie das Aufzeigen von Losungsansatzen zur Reduktion der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, um zumindest das Niveau der grosseren Motoren zu erreichen. Der hubraumgrosse Motor, ein Opel C20XE der als Vergleich dient, besitzt ein Zylinderhubvolumen von 500 cm3. Als hubraumkleiner Motor wurde ein DaimlerChrysler Smart M160 eingesetzt, der ein Zylinderhubvolumen von 200 cm3 aufweist. Die zur Verfugung stehende Messtechnik reicht von der Druckindizierung uber die globale Abgasanalyse bis hin zu Lichtleiteruntersuchungen mittels optischer Zundkerze und optischen Sonden in der Laufbuchse. Zusatzlich erfolgten am hubraumkleinen Motor Messungen mit einem zeitlich getaktet betriebenem Gasentnahmeventil. Die Ergebnisse der optischen Untersuchungen mit Sensoren im Feuersteg des grossen Motors belegen die Annahme, dass bei Erweiterung des Spaltes, z.B. durch Anbringen einer Fase am Kolben, die Flamme aus der Verbrennung in den Spalt einzudringen vermag. Allerdings entspricht das aus der Eindringtiefe berechnete Volumen nicht dem fur eine HC-Reduktion notigen, dass heisst, das von der Flamme nicht erfasste Volumen der Fase ist grosser als das Ausgangsvolumen des Spaltes beim Serienkolben. Somit beruht die festgestellte HC-Reduktion nicht nur auf dem Eindringen der Flamme in den Feuerstegspalt, sondern auch auf dem fruheren Ruckstro#men der unverbrannten Gase aus dem Spalt in den Hauptbrennraum und der damit verbesserten Nachoxidation. Aufbauend auf den Erkenntnissen mit dem grossen Motor wurden auch fur den kleinen Motor zwei Kolbenvarianten entwickelt. Unter vergleichbaren Bedingungen wurde das Einbrennverhalten der Flamme in den Feuerstegspalt untersucht. Trotz des wesentlich schlechteren Verhaltnisses von Spaltvolumen zu Kompressionsvolumen liegt das Reduktionspotential durch Modifikationen des Feuerstegs bei diesem Motor nicht hoher als beim hubraumgrossen Motor. Gleichwohl konnte eine spezielle Feuersteggeometrie gefunden werden, die einerseits eine Reduktion der unverbrannten Kohlenwasserstoffe um etwa 20 Prozent gegenuber der Seriengeometrie ermoglicht, andererseits auch fertigungstechnisch einfach darstellbar ist.