Realisierung eines variablen Kurbeltriebs für einen aufgeladenen Ottomotor (PDF)

Diese Arbeit untersucht das Themenfeld variabler Kurbeltrieb durch eine umfassende Analyse von Systemen für variables Verdichtungsverhältnis, variables Hubvolumen und neuartige Kolbenhubfunktionen. Aus Patent- und Literaturrecherchen ermittelte Lösungsansätze wurden zunächst in mehrstufigen Verfahren für die Anwendung an einem Reihenvierzylindermotor für jede Kurbeltriebsvariabilität bewertet. Der Mehrgelenkskurbeltrieb stellt demnach das am besten geeignete Lösungsprinzip dar. Nach jeweiliger systematischer Optimierung hinsichtlich Funktion und Reibung wurden auf dieser Basis Versuchsmotoren mit variablem Verdichtungsverhältnis und alternierendem Kolbenhub realisiert, mechanisch erprobt und ihre Reibungsmessungen mit einem Referenzkurbeltrieb verglichen. Aus der Überlagerung dieser Messergebnisse mit den prognostizierten thermodynamischen Vorteilen resultiert ein innovatives Kurbeltriebskonzept, das neue Verbrauchspotentiale erschließt.

This detailed work examines the field of variable cranktrains: besides cranktrains for variable compression ratio also cranktrains offering variable displacement and variable stroke have been analysed. In addition to well-known approaches also less-well-known solutions from patents and literature have been taken into consideration in a multi-stage assessment regarding their application in four-cylinder in-line engines. The most promising solution turned out to be a multiple link engine. This principle was systematically optimized to provide not only the required function but also low friction levels for variable compression and variable stroke respectively. Both cranktrains have been designed, built and tested. Furthermore friction measurements were conducted on these two engine types as well as on a conventional one. These measurements and a thermodynamical analysis led to an innovative engine concept offering lower fuel consumption.