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E. Pesch:
"Untersuchung der Restgasverträglichkeit an einem 1-Zylinder-Ottomotor mit Ladungsbewegungskanälen";
Supervisor: B. Geringer, P. Hofmann; E 315 Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau, 2004.

Bei der Weiterentwicklung von Otto-Motoren mit Zielrichtung auf eine Reduktion des Kraftstoffbedarfes bei gleichzeitiger Verminderung der Schadstoffemissionen ist die Restgasverträglichkeit von großer Bedeutung. Das Zumischen von Abgas zur Zylinderladung stellt eine einfach zu realisierende und kostengünstige Maßnahme zur Absenkung der Stickoxidemissionen und zur Verbrauchseinsparung dar.
Mit steigenden Abgasrückführraten nimmt jedoch die Laufruhe ab, wodurch die möglichen Rückführraten begrenzt werden. Um die Verbrennungsstabilität zu erhöhen und dadurch den Bereich weiter auszudehnen, ist eine Intensivierung der Zylinderinnenströmung notwendig.
Bei dem für die vorliegende Diplomarbeit genutzten Forschungsmotor ist die Steigerung der Zylinderinnenströmung mit Hilfe eines Turbulenzkanals realisiert. Der Turbulenzkanal prägt der angesaugten Frischgasmasse eine Rotationsbewegung auf, deren Folge eine verstärkte Ladungsbewegung im Zylinderinneren ist, wodurch die Restgasverträglichkeit des Motors erhöht wird. Der kleine Durchmesser des Turbulenzkanals beschränkt den Einsatzbereich des Systems auf niedrige Teillastgebiete.
Mit dem Turbulenzsystem konnten bei hohen Abgasrückführraten, die durch eine entsprechende Steuerzeitenverstellung realisiert wurden, eine Verbrauchsabsenkung von rund 5% erreicht werden. Durch die hohen AGR-Raten werden auch die NOx-Emissionen drastisch gesenkt.
Dabei zeigt sich, dass die Ansaugvariante mit einem Luftspeichervolumen höhere Restgasgehalte zulässt und somit die geringsten NOx-Emissionen aufweist, der Verbrauch liegt allerdings geringfügig höher als bei der Variante ohne Luftspeichervolumen. Ursache dafür sind die etwas höheren Ladungswechselverluste bei dieser Variante.
Durch Steuerzeitenvariationen wurden verbrauchsoptimale Steuerzeiten ermittelt. Mit diesen konnte eine weitere Verbrauchseinsparung von 2%, bezogen auf die aus der Simulationsrechnung bestimmten Steuerzeiten, erzielt werden.
Eine geringfügige Vergrößerung des Turbulenzkanaldurchmessers zur Ausdehnung des Kennfeldbereiches, in dem der Turbulenzkanal einsetzbar ist, bleibt ohne signifikante Auswirkungen auf den Verbrauch.