Anton Schurr

• In dieser Arbeit wird ein neuartiges Zylinderzuschaltkonzept vorgestellt, welches auf einem in Großserie produzierten Vierzylinder-Turbomotor beruht. Durch Verwenden einer Kurbel- und Nockenwelle mit Dreizylinder-Zündfolge und entsprechenden Zündabständen, werden zwei Zylinder parallel betrieben. Im Standardmodus bleibt ein parallellaufender Zylinder abgeschaltet. Dies erzeugt eine Lastpunktverschiebung, welche auf einen größeren Bereich wirkt, als bei einer vergleichbaren Zweizylinderabschaltung. Der Leerlaufbetrieb wird ermöglicht. Die Aufladung bleibt auch mit drei aktiven Zylindern funktionsfähig und macht eine Zuschaltung des vierten Zylinders nur bei Anforderung des maximalen Drehmoments nötig. Durch das überhöhte Impulsangebot am Turbolader bei gleichzeitigen Ausschieben von zwei Zylindern, wird das maximale Drehmoment schon bei niedrigeren Drehzahlen erreicht. Der Abschaltbereich weitet die Kraftstoffverbrauchsvorteile in den Bereich des neuen Zulassungszyklus aus. Die Restgasentkopplung durch die Zündabstände zusammen mit späten Einlassschließ-Zeitpunkten, reduzieren die Klopfneigung. Die Verbrauchsvorteile wirken sich auf den gesamten Kennfeldbereich bis in den Betrieb mit vier aktiven Zylindern aus. Im ersten Teil dieser Arbeit wird das neue Motorkonzept erarbeitet und die nötigen Anpassungen aufgezeigt. Die Entwicklung der Kurbelwelle wird diskutiert und eine neu entwickelte Methode zur Kurbelwellenauslegung geht auf die Besonderheiten dieser Kurbelwelle ein. Für die Anpassung der Steuerzeiten wird eine neue Methode zur Erzeugung von Hubkurven in analytischer Form hergeleitet. Diese Methode trägt zur Entwicklung glatter Übertragungsfunktionen auch über den Bereich der Verbrennungskraftmaschinen bei. Anschließend werden die Ergebnisse der Prüfstandmessungen des Prototypenmotors beschrieben und bewertet. In Spreizungsvariationen an zwei verschiedenen Lastpunkten werden die Effekte der Lastpunktverschiebung auf die Restgasverträglichkeit aufgezeigt und die Auswirkung auf den Kraftstoffverbrauch bewertet. Weiter wird das neue Brennverfahren dargestellt, die Vorteile betrachtet und auf die bestehenden Herausforderungen eingegangen. Abschließend werden die gewonnen Erkenntnisse aus der Kennfeldvermessung dargestellt und dienen zum Abgleich eines Simulationsmodel, welches in der Lage ist, eine Bewertung des neuen Motorkonzept in zulassungsrelevanten Zyklen erlaubt.