BMW Spark Ingition Efficiency Technology

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    25-Nov-2015

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Methods for direct injection spark ignition efficiency

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  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau Dr. Aschraf Abdelfattah BMW Group, München 9. November 2005 Entwicklung innovativer Brennverfahren bei Ottomotoren. Trends in der Motorentechnologie.
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau - Motivation und Herausforderung - Stand der Technik - BMW DI Brennverfahren - Entwicklungsmethodik - Ergebnisse Entwicklung Innovativer Brennverfahren bei Ottomotoren. Trends in der Motorentechnologie.
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau Motivation und Herausforderung. Entwicklungsziele. VerbrauchGewicht Leistung
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau v360° 180° 540° 360° 540° IO EC ICEO Lift expansion compression IO EO EC IC IO EC IC EO . Pe = ηe * ρG * VG * Hu / (LSt * λ + 1) Pe = ηe * ρG * VG * Hu / (LSt * λ + 1) .. Stand der Technik bei BMW. VALVETRONIC.
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau 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 Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau W i r k u n g s g r a d η v 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Verdichtungsverhältnis ε 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 20 4 2 1 0,9 0,8 0,6 λ8 Thermodynamische Effizienz. Vollkommener Wirkungsgrad λ=1.
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau W i r k u n g s g r a d η v 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Verdichtungsverhältnis ε 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 20 4 2 1 0,9 0,8 0,6 λ8 Thermodynamische Effizienz. Vollkommener Wirkungsgrad λ=1 vs. λ>>1.
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau W i r k u n g s g r a d η 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. Verbrennung Verbrennungsverluste Wandwärmeverluste Prozessverl. inkl. LW (UT-UT) Reibung Effektiver Wirkungsgrad Thermodynamische Effizienz. Verlustteilung: Vergleich Motorkonzepte.
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau BMW DI Brennverfahren. Strahlgeführtes Brennverfahren.
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau BMW DI Brennverfahren. Entwicklungsmethodik. CFD Spraykammer 1-Zylinder Konzeption & Detailanalyse Vollmotor Fahrzeug Validierung & Kundenrelevante Applikation
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau BMW DI Brennverfahren. Beispiele aus der Entwicklung. Spraykammer: CFD – Simulation
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau BMW DI Brennverfahren. Beispiele aus der Entwicklung. Δ position of recirculation 12 bar, 360°C Δ p e n e t r a t i o n 1 bar, 20°C Spraykammer: CFD – Simulation vs. Experiment CFD - Simulation
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau BMW DI Brennverfahren. Beispiele aus der Entwicklung. Optischer Motor (LIF-Aufnahme) Auswertung Einspritzende [°KW v. OT] Z ü n d w i n k e l [ ° K W v . O T ] Stabilitätsbereich
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau BMW DI Brennverfahren. Schichtbereich. s p e z . e f f . A r b e i t w e [ k J / d m ³ ] 1000 3000 5000 7000 Drehzahl [min-1] 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 λ >> 1 λ > 1
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau BMW DI Brennverfahren. Entwicklungsmethodik – „Simuliertes Motorkennfeld“. Temperatur, Emissionen, Turbulenz, Verbrennung, Einspritz- und Zündungs- strategie, ....“
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau W i r k u n g s g r a d η 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. (strahlgeführt) unvollk. Verbrennung Verbrennungsverluste Wandwärmeverluste Prozessverl. inkl. LW (UT-UT) Reibung Effektiver Wirkungsgrad BMW DI Brennverfahren. Verlustteilung: Vergleich Motorkonzepte.
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau 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. λ >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- geführtes Brennverfahren) 340 g/kWh (VALVETRONIC) ZAS
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau 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 einhalten Warmlauf λ = 1 Katheizen Zeit [s] BMW DI Brennverfahren. NOx-Regeneration im MVEG-Zyklus. NOx-Speicherkat- Regenerationen
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau 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 v e r k ü 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 ( λ = 1 ) v e r k ü r z t e Ü 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 ü 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 Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau BMW DI Brennverfahren. Effiziente Dynamik. VerbrauchGewicht Leistung Sparsam! -20% Leistungspotenzial >65 kW/l Moderate Gewichts- mehrung durch DI-Komponenten
  • BMW Group Dr. Abdelfattah Bayern Innovativ 09.11.2005 Passau Entwicklung innovativer Brennverfahren bei Ottmotoren. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

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