Ideale Verbrennung, minimale Emission
Das Kürzel heißt HCCI und soll einmal die Autobranche revolutionieren. Mit der „Homogeneous Charge Compression Ignition“ genannten Technik wollen Bosch-Forscher die Vorteile von Otto- und Dieselmotor in einem System vereinen: geringe Emissionen und geringen Verbrauch.
Verbrauch und Emissionen des Motors werden unmittelbar durch die Verbrennung beeinflusst: Ein Kraftstoff, der nicht vollständig verbrennt, wird offensichtlich nicht ideal genutzt. Unverbrannte Kohlenwasserstoff-Reste bleiben als Schadstoffe übrig. Bei der Direkteinspritzung von Benzin oder Diesel wird der Kraftstoff möglichst fein zerstäubt, um gut zu verbrennen. Das ist der eine Teil der Geschichte, der andere: Die Art der Verbrennung bestimmt die Schadstoffe. Brennt der Einspritzstrahl wie eine Fackel ab, entstehen in den heißen Randbereichen Stickoxide, in kälteren Zonen Ruß. Dieser inhomogene Ablauf stört. Die Forscher bei Bosch suchen also nach Verfahren, um die Verbrennung möglichst homogen, also gleichmäßig ablaufen zu lassen.
Dies könnte dann so geschehen: Das Einspritzsystem spritzt eine Dosis Benzin oder Diesel in den Zylinder, in einem kurzen Moment des Innehaltens vermischen sich Kraftstoff und Luft im gesamten Brennraum möglichst gleichmäßig, der Kolben komprimiert das Gemisch, Temperatur und Druck steigen bis es sich quasi gleichmäßig entzündet. Keine Flammenfront, keine Stickoxide, kein Ruß.
So die Theorie, die sich an der rauen Realität messen lassen muss. Schließlich ist das Gesamtsystem Einspritzung, Motor und dessen Steuerung äußerst komplex.
Daher müssen die Bosch-Forscher auch an allen Stellgrößen drehen, um ein optimales Verbrauchs- und Emissionsresultat zu erzielen. In Experiment und Simulation suchen sie nach guten Brennraumgeometrien, die das Homogenisieren und das Verbrennen unterstützen. Sie fragen nach dem optimalen Zündzeitpunkt innerhalb eines Zylinderzyklus. Auch das Luftmanagement, also Dosierung und Mischung von kalter Frischluft und heißer Abgasluft, kann positive Wirkung auf Verbrennungsgeschwindigkeit und Schadstoffreduktion haben.
Dadurch, so hoffen die Forscher, können auch zukünftige gesetzliche Verschärfungen der Emissionswerte ohne teure Abgasnachbehandlung wie etwa ein Katalysator für Stickoxide erreicht werden. Denn je aufwändiger die Nachbehandlung der Rohemissionen des Motors, desto größer die Gefahr, dass damit auch der Kraftstoffverbrauch ansteigt.
Dies könnte dann so geschehen: Das Einspritzsystem spritzt eine Dosis Benzin oder Diesel in den Zylinder, in einem kurzen Moment des Innehaltens vermischen sich Kraftstoff und Luft im gesamten Brennraum möglichst gleichmäßig, der Kolben komprimiert das Gemisch, Temperatur und Druck steigen bis es sich quasi gleichmäßig entzündet. Keine Flammenfront, keine Stickoxide, kein Ruß.
So die Theorie, die sich an der rauen Realität messen lassen muss. Schließlich ist das Gesamtsystem Einspritzung, Motor und dessen Steuerung äußerst komplex.
Daher müssen die Bosch-Forscher auch an allen Stellgrößen drehen, um ein optimales Verbrauchs- und Emissionsresultat zu erzielen. In Experiment und Simulation suchen sie nach guten Brennraumgeometrien, die das Homogenisieren und das Verbrennen unterstützen. Sie fragen nach dem optimalen Zündzeitpunkt innerhalb eines Zylinderzyklus. Auch das Luftmanagement, also Dosierung und Mischung von kalter Frischluft und heißer Abgasluft, kann positive Wirkung auf Verbrennungsgeschwindigkeit und Schadstoffreduktion haben.
Dadurch, so hoffen die Forscher, können auch zukünftige gesetzliche Verschärfungen der Emissionswerte ohne teure Abgasnachbehandlung wie etwa ein Katalysator für Stickoxide erreicht werden. Denn je aufwändiger die Nachbehandlung der Rohemissionen des Motors, desto größer die Gefahr, dass damit auch der Kraftstoffverbrauch ansteigt.
Die Verteilung des Kraftstoffs im Brennraum verfolgen die Forscher im Transparentmotor.
