atkinson miller zyklen
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Miller- und Atkinson-Zyklen für
Saug- und aufgeladeneMotoren
Kolbenmaschinen-Vortrag
von Mirko Neumannund Svenja Reinfeldt
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InhaltKolbenmaschinen
1. Einleitung
2. Generelle Funktionsweise
3. M-/A-Zyklus am Dieselmotor
4. Atkinson-Zyklus im Toyota Prius II
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1. EinleitungKolbenmaschinen
• 1876 Erfindung des Otto-Motors
• 1882 Erfindung des Atkinson-Motors
- Umgehung des Otto-Patents- Steigerung des Wirkungsgrades
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1. EinleitungKolbenmaschinen
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2. Generelle FunktionsweiseThermische
Verfahrenstechnik
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2. Generelle FunktionsweiseThermische
Verfahrenstechnik
• „normaler“ Otto-Kurbeltrieb
• Verkleinerung des effektivenVerdichtungsverhältnis durch späteren
Einlassschluss• 1947 Modifikation durch Ralph Miller:
früherer Einlassschluss
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2. Generelle FunktionsweiseKolbenmaschinen
OT
UT
Ansaugen Verdichten Expandieren Ausschieben Ansaugen
Miller-Zyklus Atkinson-Zyklus „normaler“ Otto-Zyklus
Variationen des Einlassschlusses
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2. Generelle FunktionsweiseThermische
Verfahrenstechnik
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3. M-/A-Zyklus am DieselmotorKolbenmaschinen
Ziel: Senkung der NOx-Emissionen
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3. M-/A-Zyklus am DieselmotorKolbenmaschinen
• Senkung der NOx-Emissionen durch geringere
Prozesstemperatur• Kleineres Verdichtungsverhältnis kleinere
Ladungsmasse Ausgleich durch erhöhten
Ladungsdruck erhöhte Ladelufttemperatur Ladeluftkühler erforderlich
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3. M-/A-Zyklus am DieselmotorKolbenmaschinen
Theoretisches Potenzial zur Absenkung der Verdichtungstemperaturüber Verschiebung des Einlassschlusses
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3. M-/A-Zyklus am DieselmotorKolbenmaschinen
Miller/Atkinson und AGR: resultierende Ladelufttemperatur und erreichbaresTemperaturabsenkungs-Potenzial über Verschiebung des Einlassschluss
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3. M-/A-Zyklus am DieselmotorKolbenmaschinen
Realer Motor:
• Saugrohrdynamik – Druckschwingungen
– Trägheit der Gassäule
• Endliche Schließgeschwindigkeit der EV
• Aufgeheizte, zurückgeschobene Ladung
bei Atkinson höchste NOx-Emissionsreduktion bei
Miller
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3. M-/A-Zyklus am DieselmotorKolbenmaschinen
Vergleich zwischen Miller und externer Abgasrückführung
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3. M-/A-Zyklus am DieselmotorKolbenmaschinen
• keine nennenswerte Auswirkung auf
Kraftstoffverbrauch
• externe Abgasrückführung erzielt bessereErgebnisse trotz einfacherer Technik
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4. Atkinson-Zyklus im Toyota Prius IIKolbenmaschinen
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4. Atkinson-Zyklus im Toyota Prius IIKolbenmaschinen
• Einlassschlussver-
zögerung um 100°Kurbelwinkel – gesteuert durch VVT-i
• verkleinerteBrennkammer
vergrößertervolumetrischerKompressionsgrad
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4. Atkinson-Zyklus im Toyota Prius IIKolbenmaschinen
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4. Atkinson-Zyklus im Toyota Prius IIKolbenmaschinen
Untersuchung durch Prof. Dr.-Ing. Gheorghiu und
Prof. Dr.-Ing. Ueberschär:3 Varianten des Atkinson-Zyklus im Saugmotor:
1. Ottoprozess mit Einlassschlussverzögerung
um 100°KW
2. „Prius II“ – Motor
3. Spezieller Kurbeltrieb wie im Atkinson-Motor
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4. Atkinson-Zyklus im Toyota Prius IIKolbenmaschinen
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4. Atkinson-Zyklus im Toyota Prius IIKolbenmaschinen
Fazit:
• Varianten 1 und 2 (Prius II) bringen keineLeistungssteigerung mit sich
• Variante 3 ist auch ohne Aufladung bereitssichtlich effizienter
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4. Atkinson-Zyklus im Toyota Prius IIKolbenmaschinen
Guter
Wirkungsgradbei
•hoher Last und•Nenndrehzahl
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