BMW Spark Ingition Efficiency Technology

  • Published on
    25-Nov-2015

  • View
    25

  • Download
    12

DESCRIPTION

Methods for direct injection spark ignition efficiency

Transcript

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    Dr. Aschraf AbdelfattahBMW Group, Mnchen 9. November 2005

    Entwicklung innovativer Brennverfahren bei Ottomotoren.Trends in der Motorentechnologie.

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    - Motivation und Herausforderung

    - Stand der Technik

    - BMW DI Brennverfahren

    - Entwicklungsmethodik

    - Ergebnisse

    Entwicklung Innovativer Brennverfahren bei Ottomotoren.Trends in der Motorentechnologie.

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    Motivation und Herausforderung.Entwicklungsziele.

    VerbrauchGewicht

    Leistung

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    v360 180540

    360 540

    IO EC ICEO

    Lift

    expansion

    compressionIO EO

    EC IC

    IO

    EC IC

    EO

    .Pe = e * G * VG * Hu / (LSt * + 1) Pe = e * G * VG * Hu / (LSt * + 1)

    ..

    Stand der Technik bei BMW.VALVETRONIC.

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    Stand der Technik bei BMW.VALVETRONIC und Einfluss auf die Ladungsbewegung.

    Velocity in the valve gap

    300

    0

    100

    200

    360 630450 540KW

    m/ s

    VALVETRONIC

    conventional

    Velocity in the valve gap

    300

    0

    100

    200

    360 630450 540KW

    m/ s

    VALVETRONIC

    conventional

    Horseshoe vortex on the piston crown due to sonic intake flow by VALVETRONIC

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    W

    i

    r

    k

    u

    n

    g

    s

    g

    r

    a

    d

    v

    4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Verdichtungsverhltnis

    0,70

    0,65

    0,60

    0,55

    0,50

    0,45

    0,40

    0,35

    0,30

    0,25

    0,20

    2042

    1

    0,9

    0,8

    0,6

    8Thermodynamische Effizienz.Vollkommener Wirkungsgrad =1.

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    W

    i

    r

    k

    u

    n

    g

    s

    g

    r

    a

    d

    v

    4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Verdichtungsverhltnis

    0,70

    0,65

    0,60

    0,55

    0,50

    0,45

    0,40

    0,35

    0,30

    0,25

    0,20

    2042

    1

    0,9

    0,8

    0,6

    8Thermodynamische Effizienz.Vollkommener Wirkungsgrad =1 vs. >>1.

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    W

    i

    r

    k

    u

    n

    g

    s

    g

    r

    a

    d

    0,6

    0,5

    0,4

    0,3

    0,2

    0,1

    0,0

    [n = 2000 min-1; we = 0,2 kJ/dm3]

    4V konv. Doppel-VANOS

    VALVETRONIC akt. DI(wand-/luftgef.)

    unvollk. VerbrennungVerbrennungsverlusteWandwrmeverluste

    Prozessverl. inkl. LW (UT-UT)ReibungEffektiver Wirkungsgrad

    Thermodynamische Effizienz.Verlustteilung: Vergleich Motorkonzepte.

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    BMW DI Brennverfahren.Strahlgefhrtes Brennverfahren.

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    BMW DI Brennverfahren.Entwicklungsmethodik.

    CFD Spraykammer 1-Zylinder

    Konzeption & Detailanalyse

    Vollmotor Fahrzeug

    Validierung & Kundenrelevante Applikation

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    BMW DI Brennverfahren.Beispiele aus der Entwicklung.

    Spraykammer: CFD Simulation

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    BMW DI Brennverfahren.Beispiele aus der Entwicklung.

    positionof recirculation

    12 bar, 360C

    p

    e

    n

    e

    t

    r

    a

    t

    i

    o

    n

    1 bar, 20C

    Spraykammer: CFD Simulation vs. Experiment

    CFD - Simulation

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    BMW DI Brennverfahren.Beispiele aus der Entwicklung.

    Optischer Motor (LIF-Aufnahme) Auswertung

    Einspritzende [KW v. OT]

    Z

    n

    d

    w

    i

    n

    k

    e

    l

    [

    K

    W

    v

    .

    O

    T

    ]

    Stabilittsbereich

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    BMW DI Brennverfahren.Schichtbereich.

    s

    p

    e

    z

    .

    e

    f

    f

    .

    A

    r

    b

    e

    i

    t

    w

    e

    [

    k

    J

    /

    d

    m

    ]

    1000 3000 5000 7000 Drehzahl [min-1]

    1,4

    1,2

    1,0

    0,8

    0,6

    0,4

    0,2

    0,0

    >> 1

    > 1

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    BMW DI Brennverfahren.Entwicklungsmethodik Simuliertes Motorkennfeld.

    Temperatur, Emissionen,Turbulenz, Verbrennung,Einspritz- und Zndungs-strategie, ....

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    W

    i

    r

    k

    u

    n

    g

    s

    g

    r

    a

    d

    0,6

    0,5

    0,4

    0,3

    0,2

    0,1

    0,0

    [n = 2000 min-1; we = 0,2 kJ/dm3]

    4V konv. Doppel-VANOS

    VALVETRONIC akt. DI(wand-/luftgef.)

    BMW Brennver.(strahlgefhrt)

    unvollk. VerbrennungVerbrennungsverlusteWandwrmeverluste

    Prozessverl. inkl. LW (UT-UT)ReibungEffektiver Wirkungsgrad

    BMW DI Brennverfahren.Verlustteilung: Vergleich Motorkonzepte.

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    BMW DI Brennverfahren.Verbrauchsstreuband*: Schallmauer durchbrochen.

    b

    e

    [

    g

    /

    k

    W

    h

    ]

    0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

    Hubvolumen [cm3]

    500

    460

    420

    380

    340

    300

    260

    Serienzustand (z.T. >1; AGR; Zylinderabschaltung); 77 Motoren; 07/2004, *Quelle: FEV

    Effektiver spezifischer Kraftstoffverbrauch; n = 2000 min-1; we = 0,2 kJ/dm3

    295 g/kWh (BMW strahl-gefhrtes Brennverfahren)

    340 g/kWh (VALVETRONIC)ZAS

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    G

    e

    s

    c

    h

    w

    i

    n

    d

    i

    g

    k

    e

    i

    t

    [

    k

    m

    /

    h

    ]

    0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200

    140

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    untere Kat Grenztemperaturen einhaltenWarmlauf = 1 Katheizen

    Zeit [s]

    BMW DI Brennverfahren.NOx-Regeneration im MVEG-Zyklus.

    NOx-Speicherkat-Regenerationen

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    V

    e

    r

    b

    r

    a

    u

    c

    h

    s

    a

    b

    s

    e

    n

    k

    u

    n

    g

    [

    %

    ]

    Basis: 4V konventionell

    30

    25

    20

    15

    10

    5

    0 ve

    r

    k

    r

    z

    t

    e

    r

    W

    a

    r

    m

    l

    a

    u

    f

    r

    e

    d

    u

    z

    i

    e

    r

    t

    e

    R

    e

    i

    b

    u

    n

    g

    E

    m

    i

    s

    s

    i

    o

    n

    i

    e

    r

    u

    n

    g

    (

    R

    e

    g

    e

    n

    e

    r

    a

    t

    i

    o

    n

    ,

    z

    u

    s

    .

    K

    a

    t

    h

    e

    i

    z

    e

    n

    ,

    D

    i

    a

    g

    n

    o

    s

    e

    n

    (

    =

    1

    )

    v

    e

    r

    k

    r

    z

    t

    e

    b

    e

    r

    s

    e

    t

    z

    u

    n

    g

    (

    n

    P

    m

    a

    x

    )

    V

    o

    r

    t

    e

    i

    l

    i

    m

    M

    V

    E

    G

    T

    h

    e

    r

    m

    o

    d

    y

    n

    a

    m

    i

    k

    (

    a

    b

    z

    g

    l

    i

    c

    h

    V

    e

    r

    l

    u

    s

    t

    e

    H

    o

    c

    h

    d

    r

    u

    c

    k

    -

    u

    n

    d

    U

    n

    t

    e

    r

    d

    r

    u

    c

    k

    p

    u

    m

    p

    e

    )

    BMW DI Brennverfahren.Verbrauchspotenzial im Fahrzeug.

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    BMW DI Brennverfahren.Effiziente Dynamik.

    VerbrauchGewicht

    Leistung

    Sparsam!-20%

    Leistungspotenzial>65 kW/l

    Moderate Gewichts-mehrung durch DI-Komponenten

  • BMW GroupDr. AbdelfattahBayernInnovativ09.11.2005Passau

    Entwicklung innovativer Brennverfahren bei Ottmotoren.Vielen Dank fr Ihre Aufmerksamkeit.

Recommended

View more >