Ladeluftkühlung durch Abgaswärmenutzung ; Ihr Einfluss auf die Abgasemission ; Charge air cooling with an exhaust energy driven cooling device ; its influence on exhaust emissions

Ein System zur Ladeluftkühlung unter Umgebungstemperatur verspricht Wirkungsgradvorteile im Hochlastbetrieb von Ottomotoren. In der Veröffentlichung wird der Einfluss einer zur Ladeluftkühlung verwendeten, durch Abgaswärme angetriebenen, Kältemaschine auf das Abgasemissionsverhalten untersucht. Es wurden Versuche mit einem direkteinspritzenden, aufgeladenen PKW-Ottomotor bei Ladelufttemperaturen zwischen 2°C und 80°C durchgeführt. Das Versuchsprogramm umfasste, neben der Vermessung eines grob gerasterten Motorkennfelds, Motorbetriebspunkte im Fahrzyklus-relevanten Betriebsbereich (NEFZ, Artemis 150), so wie an motorischen Betriebsgrenzen. Die untersuchten Betriebsgrenzen waren Klopfen, Betrieb bei maximalem Zylinderinnendruck sowie Bauteilschutz der Abgasturbolader-Turbine. Untersucht wurden die gasförmigen Schadstoffemissionen vor und nach 3-Wege-Katalysator sowie die Partikelemissionen. Sowohl die reine Partikelanzahl als auch die Partikelgrößenverteilung wurden erfasst. Es wurde festgestellt, dass ein System zur Ladeluftkühlung unter Umgebungstemperatur in Fahrzyklus-relevanten Motorbetriebsbereichen keine wesentlichen Änderungen der gasförmigen oder Partikelemissionen verursacht. In Motorbetriebspunkten mit hoher Last und unterstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis verursacht eine Absenkung der Ladelufttemperatur einen starken Anstieg der Partikelemissionen. Bei gleichzeitiger Absenkung von Ladelufttemperatur und Annäherung an den stöchiometrischen Motorbetrieb bleiben die Partikelemissionen in etwa konstant bei starker Verminderung der CO-Emissionen. Abschließend fanden theoretische Überlegungen zur Realisierung einer abgasgetriebenen Kältemaschine im Fahrzeug statt. ; A system for charge air cooling below ambient temperature improves the high load efficiency of spark ignition (SI) combustion engines. This publication investigates the influence of an exhaust heat driven cooling device, employed for charge air cooling, on exhaust emissions. Experiments were run with a turbo charged direct injection ...