Zweitakt-Dieselmotor – vielversprechende Lösung zur Reduzierung der CO2-Emissionen

Zweitaktmotoren sind aufgrund schwerwiegender Nachteile lange Zeit vom Automobilmarkt verschwunden. Leider war der Vergleich mit den Leistungen von Viertaktmotoren nicht zugunsten von Zweitaktmotoren. Nichtsdestotrotz motivierten die Bedürfnisse eines kompakteren Motors mit einem besseren Verhältnis von Masse und Größe zur Leistung die Forschungsanstrengungen zu Beginn der 90er Jahre. Bedauerlicherweise führten diese Bemühungen nicht zu kommerziellem Erfolg und die Automobilhersteller behielten die Viertaktmotorarchitektur als Basisarchitektur bei.

Der Zweitaktmotor ist jedoch ein sehr günstiges Konzept für Downsizing und Kostensenkung durch Reduzierung der Zylinderzahl ohne NVH-Strafen. All dies trug zur Reife der CFD-Berechnungen und zur Verfügbarkeit von Hochleistungselektronik für Steuerung und Kraftstoffeinspritzung bei und ermutigte die Renault-Forschungsabteilung, sich die Architektur genauer anzusehen.

Die Studie befasst sich mit einem Zweizylinder-Dieselmotor auf Basis von Zweitaktventilen Motor. Luftzufuhr und Abgase Gas werden durch vier Ventile pro Zylinder durchgeführt; Kraftstoffeinspritzung erfolgt durch zehn Löcher Düse bei 1800 bar Druck. Die Firma Delphi, Partner des Projekts, lieferte das Einspritzsystem.

Der Hubraum des Motors beträgt 730 cm3 und der Motor ist für einen Leistungsbereich von etwa 35-50 kW und einen Drehmomentbereich von 110-145 Nm ausgelegt.

Das Design der Spülung wurde mit Hilfe der 3D–Simulation basierend auf den besten verfügbaren 3D-Simulationswerkzeugen erreicht. Mehr als 250 Berechnungen wurden durchgeführt, um das beste Design des Zylinderkopfes zu bestimmen, das das Ziel der Spülleistung erreicht. Am Ende dieses Schrittes wurde der beste Kompromiss zwischen der Frischgasmasse und der verbrannten Gasmasse im Zylinder unter Berücksichtigung der Verbrennungs- und Motorwirkungsgradkriterien ermittelt.

Air Supercharging System wurde in Zusammenarbeit zwischen den Partnern Renault, Le Moteur Moderne und der Technischen Universität Prag entwickelt.

Die Einspritz- und Verbrennungstests und -optimierungen wurden an einem Einzylindermotor bei CMT, Universität Valencia, Partner des Projekts, durchgeführt. Der Parametersatz wurde untersucht und optimiert, um den besten Kompromiss zwischen der Verbrennungseffizienz und dem Ziel der Schadstoffemissionen zur Erreichung der EURO 6-Normen zu erreichen.

Schließlich ist die Optimierung des Motors einschließlich des Luftkreislaufsystems, der Kalibrierung und der Steuerung für 2012 geplant und wird bei IFPEN, dem Projektpartner, durchgeführt.

Die Ziele, der Designprozess, der große technische Durchbruch sowie die detaillierten Ergebnisse werden in diesem Beitrag vorgestellt.

Das Projekt wird von der Europäischen Gemeinschaft in einer integrierten Plattform unterstützt.

Akronym des Projekts: POWERFUL

Vollständiger Projekttitel: POWERtrain for Future Light-duty vehicles

Grant agreement no.: 234032