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VL0-Einführung Mobilitätsbedarf und Rolle der Verbrennungskraftmaschine zur CO2s-Reduktion  o o o

Was verdeutlicht den hohen Mobilitätsbedarf? Verdreifachung des Bedarfs an Gütertransport bis 2060 Weltweit starkes Bevölkerungswachstum Trend zur Urbanisierung

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Europa hat einen Anteil von 8% an der weltweiten CO2 Emission – der Verkehr macht 24% aus, 11% Individual-Verkehr

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Für die mittel und langfristige CO2 -Reduktion bieten eFuels enorme Chancen: o CO-Evolution von Motortechnik und Kraftstoffspezifikation o Methanol, CH4 und DME sind die Hoffnungsträger

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100% Elektromobilität macht aufgrund der folgenden Aspekte keinen Sinn: Speicherproblematik (Dunkelflaute) Transportsegmente mit extremen Reichweitenanforderungen (Truck, Marine, Luftfahrt) Kostenoptimum und bester Kundennutzen wird durch Diversifizierung der Antriebsarten und Kopplung von Energiesektoren erreicht Negative Aspekte der Elektromobilität: Energiebedarf für Fahrzeugheizfunktionen nicht berücksichtigt Kundenakzeptanz bzgl. Betankungsdauer Kundenakzeptanz bzgl. Reichweiteneinschränkung im Winter Kundenakzeptanz bzgl. eingeschränkte Lebensdauer von Batterien

Politische, ökonomische, soziale und technische Treiber in verschiedenen Märkten 

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Unterschiede von NEDC (New European Driving Cycle) zu WLTC (Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure): o Laufzeit Zyklus von 20 min auf 30 min o Reichweite erhöht sich von 11 km auf 23,25 km o Reduzierung der prozentualen Start/Stop-Phasen von 25% auf 13% o Maximalgeschwindigkeit erhöht sich von 120 km/h auf 131 km/h o Durchschnittsgeschwindigkeit erhöht sich von 33,6 km/h auf 46,6 km/h o Präzisierung der Umgebungstemperatur von 20-30°C auf 23°C WLTC: o NOx: 80 mg/km (EU6)  40 mg/km (EU7, 2025), NOx+THC: 170  60 mg/km o No change in CO, PM/PN, New with EU7: NO2 limit = 20 mg/km, WLTC@ -7°C

RDE: o CF: 1,43 (EU6d_final)  1,0 (EU7, 2025), incl. cold start & DPF regeneration Tamb.: 0°…30°C (EU6)  -7°…35°C (EU7), altitude: 4 für die Expansion)  Wieso hat der Dieselmotor höheren Wirkungsgrad als der Ottomotor? o Bei Diesel Selbstzündung notwendig  hohes Verdichtungsverhältnis  hohe Temperatur  hoher Wirkungsgrad o Dieselmotor mit Luftüberschuss betrieben  theoretisch Kraftstoff vollständig verbrannt o Höhere Verluste bei Otto durch Drosselklappenverluste und höhere Wärmeverluste durch höhere Abgastemperatur 

Eine Möglichkeit den Wirkungsgrad den Wirkungsgrad des realen Motors zu bestimmen, ist die Aufstellung des Wirkungsgrads des Vollkommenen Motors und stückweise fallenlassen von Idealisierung  Gleichungen siehe Übung (ab 24.01)  Der vollkommene Motor ist beschrieben durch die DIN 1940: o reine Ladung – ohne Restgas o gleiches Luftverhältnis wie der wirkliche Motor o vollständige Verbrennung o Verbrennungsablauf nach vorgegebenen Gesetzmäßigkeit o wärmedichter Motor mit wärmedichten Wandungen o keine Strömungs- und Lässigkeitsverluste o keine Ladungswechselarbeit 

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VL0-Einführung

Tumble       

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Ist eine Ladungsbewegung, welche sich mit seiner Wirbelachse normal zur Zylinderachse ausbildet Hat eine Wirbelstruktur, welche stark walzenförmig aussieht Wird vorrangig über den Einlasskanal erzeugt, Unterstützung kann durch brennraumseitige Ist eine Ladungsbewegung, welche sich mit seiner Maßnahmen parallel erfolgenzur Zylinderachse ausbildet Wirbelachse Wird im Verlauf der Kolbenbewegung stark Hat eine stabile Rotationsachse, welche meistens in beeinflusst und schließlich zwischen Kolben der Zylinderhochachse liegt und Zylinderkopf zerquetscht, zerfällt dabei in Ausbildung des Dralls durch eine spiralförmige komplexe Wirbelstrukturen und TurbulenzAnordnung Ausformung und/oder tangentialförmige des Einlasskanals Einmal erzeugt bleibt der Drall während der Kolbenbewegung sehr stabil vorhanden und zerfällt weniger stark in Turbulenz

Drall

Swumble

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Gute Verbrennung erfolgt durch große Flammenoberfläche  begünstigt durch aktive Beeinflussung der Ladungsbewegung Über Luftbewegung wird Energie dem Gemisch ugeführt  erzeugt Hauptenergieträger: Kohlestoff und Wasserstoff Tumblebewegung wird durch: EK mittig  Zylinderkopf Unerwünschte, brennbare Komponenten: Zwischen Kolben und ist beim Otto mehr Raum als bei diesel Schwefel und Ballaststoffe (Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff)  Diesel darf nicht viel Raum haben, damit hohe Verdichtung gewährleistet wird Auslassventile sind größer dimensioniert als Einlassventile, weil Ausströmgeschwindigkeit höher als Einströmgeschwindigkeit ist  Je höher Temperatur desto höher Strömgeschwindigkeit  Nach Verbrennung ist Gas heißer als vorher

Brennstoffe

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In Realität tritt immer eine Kombination aus Tumble- und Drallbewegung auf Durch entsprechende Ausbildung des Einlasskanals kann diese Mischform auch aktiv unterstützt werden – diese Form nennt sich dann Swumble Ladungsbewegung mit einer Wirkbelachse windschief zur Zylinderachse Drall bleibt erhalten bzw. wird während Kolbenbewegung verstärkt Tumble wird zwischen Kolben- und Zylinderkopfboden quasi zerquetscht und löst sich in komplexe Strömungs-strukturen und Turbulenz auf

VL0-Einführung Kohlenwasserstoffe nach ihrer chem. Struktur Parafine (Alkane): kettenförmige HC Verbindungen mit Einfachbindung

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Olefine (Alkene): kettenförmige HC Verbindungen mit Doppelbindung

Naphtene (Zyclo-Alkane): Ringförmige einfache HCVerbindung

Aromaten: HC Verbindungen, die auf dem Benzolring mit sechs CAtomen mit drei Doppelbindungen aufbauen...