Forschungsgesellschaft für Energietechnik und ... ?· Oczyszczanie gazów wylotowych silników o zap³onie…

  • View
    212

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

82 SILNIKI SPALINOWE, nr 1/2006 (124)

1. Grupa FEV: w oparciu o wspczesno, rozwjna przyszo

Firma FEV Motorentechnik GmbH powstaa w Aachenblisko 30 lat temu, w roku 1978. Pocztkowo skadaa si zgarstki pracownikw zajmujcych si projektowaniem i pro-wadzeniem maego biura. Kierownictwo stanowili prof.dr Franz Pischinger i dr Manfred Schaffrath. Dziki ich zdol-nociom, bliskim zwizkom z przemysem i dbaoci owysok jako finalnych wyrobw, rozpocz si szybki roz-wj firmy. Obecnie grupa FEV prowadzi orodki badaw-czo-rozwojowe na trzech kontynentach. Dodatkowo biuratechniczne i przedstawicielstwa firmy s zlokalizowane wwielu krajach na caym wiecie (rys. 1). Dziaalno w Pol-sce rozpoczto w 2003 roku przez zaoenie FEV PolskaSp. z o.o. w Krakowie.

Dzisiaj FEV z ponad 1300 dowiadczonymi pracowni-kami i nowoczesnym wyposaeniem dostarcza czciowe ikompletne rozwizania w dziedzinie konstrukcji i aplikacjisilnikw spalinowych od maych jednostek poprzez sa-mochody osobowe i ciarowe do lokomotyw, statkw i elek-

Stefan PISCHINGER*Hermann Josef ECKER

Forschungsgesellschaft fr Energietechnik und Verbrennungsmotoren(FEV) w Aachen wiatowy instytut badawczy silnikw i pojazdw1

Forschungsgeselschaft fr Energietechnik und Verbrennungsmotoren(FEV) in Aachen Research Center for Vehicles and Engines worldwide

1 Tytu pochodzi od redakcji

1. FEV Group: Supporting the Present,Developing the Future

Almost 30 years ago, in 1978, FEV MotorentechnikGmbH was founded in Aachen. In the early days of the com-pany, there were only a handful of staff planning, designingand running a small office. The managing directors wereProf. Dr. Franz Pischinger and Dr. Manfred Schaffrath. Dueto innovation and their closeness to mass production, togetherwith a high commitment to the quality of the finished prod-ucts, FEV were on their way to global growth.

Significant achievements have been made since the daysof company foundation, the FEV group runs now technicaldevelopment centers on three different continents. In addi-tion, technical offices and representatives are located in nu-merous countries all over the world (Fig. 1). Local business

activities in Poland were started in 2003by establishing FEV Polska Sp.z o.o. inKrakow.

Today, FEV with its over 1,300 ex-perienced employees and state-of-the-artfacilities, produces partial and completedevelopments of combustion engines aswell as their applications from smallunits, passenger cars and commercial ve-hicles to locomotives, ships and powerstations. Modern electronics offer oppor-tunities of which the founders of FEVcould only have dreamt but they alsopose challenges.

Another area of FEVs business isthe development and manufacturing oftest technology: FEV plans, producesand distributes complete test bench fa-cilities and their associated parts world-wide.

We will continuously offer our cli-ents new solutions for technical prob-

lems. Therefore, FEV will continue to invest in pre-devel-opment projects from our own resources. Some of thetechnologies developed by us have demonstrated their per-formance and abilities during their operation in vehicles andwill be briefly introduced in the following. The questionwhether a new concept is ready for mass use or not, can bestbe assessed when it is tested in the vehicle itself.

Rys. 1. Grupa FEV gwne lokalizacjeFig. 1. FEV-Group main locations

Orodki badawcze/Research centers FEV in Aachen Research Center for Vehicles and Engines worldwide

83SILNIKI SPALINOWE, nr 1/2006 (124)

trowni. Nowoczesne systemy elektroniczne daj moliwo-ci, o ktrych zaoyciele FEV mogli tylko marzy stwa-rzaj jednak rwnie nowe wyzwania dla konstruktorw.

Innym obszarem dziaalnoci FEV jest rozwj i budowasilnikowej aparatury badawczo-kontrolnej. Firma opracowu-je, wykonuje i dostarcza kompletne stanowiska hamownia-ne wraz z ca aparatur pomiarow.

FEV pragnie stale oferowa swoim klientom nowe roz-wizania problemw technicznych, dlatego przeznacza duerodki na wasne prace rozwojowe. Niektre z nowych opra-cowanych przez FEV konstrukcji s sprawdzane w pojaz-dach testowych i bd wkrtce wprowadzone do produkcji,a badania trakcyjne s najlepsz drog do uzyskania odpo-wiedzi na pytanie, czy nowa koncepcja jest ju gotowa domasowego zastosowania.

2. Oczyszczanie gazw wylotowych silnikwo zaponie samoczynnym

Nowoczesne samochodowe silniki o zaponie samoczyn-nym osigny poziom moliwoci, ktry by prawie nie-wyobraalny 10 lat temu. Moc jednostkowa i charakte-rystyka momentu obrotowego zblione do silnikw zzaponem iskrowym powoduj tak nadzwyczajne wasnocitrakcyjne, e w ostatnich latach na rynku europejskim na-stpio istotne zwikszenie udziau pojazdw napdzanychsilnikami ZS. Swj sukces komercyjny silnik ZS zawdzi-cza rwnie mniejszemu zuyciu paliwa i obnieniu haasu,co powoduje uzyskanie komfortu jazdy samochodem do po-ziomu samochodu napdzanego silnikiem ZI. Silnik z za-ponem samoczynnym przyczynia si rwnie do zmniej-szenia w ruchu drogowym emisji dwutlenku wgla. Moliwestao si rwnie znaczne zmniejszenie udziau zwizkwtoksycznych w spalinach.

Moc jednostkowa i wasnoci trakcyjne s stale popra-wiane przez korekty wspczynnika nadmiaru powietrza orazdoskonalenie procesu wtrysku i procesu spalania paliwa.Nowe techniki doadowania, wspomagane czciowo przezosprzt elektryczny zapewniy popraw zdolnoci rozrucho-wych silnika. Jednake prawdziwym wyzwaniem jest osi-gnicie ekstremalnie niskich wartoci emisji tlenkw azotui czstek staych w celu spenienia wymaga przyszych re-gulacji prawnych, bez pogorszenia sprawnoci silnika ZS.W tym celu naley zwrci szczegln uwag na proces two-rzenia mieszanki i proces spalania. Postp w tym obszarzemoe by dokonany midzy innymi dziki zwikszeniu ci-nienia wtrysku paliwa a take wikszej dokadnoci stero-wania dawk wtryskiwanego paliwa, np. za pomoc wtry-skiwaczy piezoelektrycznych. Zmniejszenie zawartocitlenkw azotu w surowych spalinach wychodzcych z silni-ka bdzie wymagao rwnie zastosowania precyzyjnegoalgorytmu regulacji iloci i temperatury spalin podlegaj-cych recyrkulacji.

Limity emisji Euro 4, ktre zale od masy pojazdu,wci umoliwiaj pewne dziaania zwizane z wyboremwygodnych dla producenta sposobw pomiaru emisji spa-lin. Tym niemniej wytyczne na przyszo, takie jak propo-zycje UBA (Niemieckiej Agencji Ochrony rodowiska), kt-

2. Exhaust gas aftertreatment for diesel enginesModern car Diesel engines have reached levels of capa-

bilities that would have been nearly impossible to imagine10 years ago. Diesel engines have achieved the specific out-put of Otto engines and their full-bodied torque characteris-tics have lead to such extraordinary driving qualities that themarket share of diesel vehicles in Europe has substantiallyincreased. This success of the diesel engine is also due to itslower fuel consumption and the acoustical driving comfortthat comes quite close to that of Otto engine vehicles. Thediesel engine makes an important contribution to the neces-sary reduction of CO2 emissions in road traffic. It was alsopossible to reduce the pollutant rates in exhaust gases to afraction of their original values.

The specific output and the driving behaviour are beingcontinually improved due to air management manipulationsand alterations to the injection and combustion technologies.New boosting techniques, partly supported by electrical pro-cesses, will steadily improve the starting behaviour. How-ever, the real challenge lies in reaching the extremely lowNOx and particle emission values of the future exhaust gaslegislation without compromising the advantages of the die-sel engine and its operational efficiency. In order to achievethese goals, further progress with regard to mixture build-upand combustion is necessary. This progress can be made,amongst other things, due to increased injection pressurelevels as well as a more precise and more flexible injectiontechnology, for example with piezoelectrically controlledvalves. In order to reduce the raw emissions we will alsoneed to use the characteristic diagram for controlling thedosing and cooling of the redirected exhaust gases.

The Euro 4 limiting values, which depend on the vehicleweight, still allow some play with regard to the selection ofsuitable measures for the exhaust gas aftertreatment. How-ever, the emission guidelines that are planned for the future,like the UBA proposal (German Federal EnvironmentalAgency), which is being discussed at the moment, will clearlylimit the possibilities for engine designers. On the basis of astate-of-the-art, swirl-supported, direct injection procedure,it becomes obvious that all vehicle weight classes will needto be fitted with technologies that reduce nitrogen oxide aswell as other particles. These technologies may be new so-lutions for exhaust gas aftertreatment as well as, for the moredistant future, new combustion procedures with a more ho-mogenised mixture or combinations of procedures and ex-haust gas aftertreatment.

With its ability to reduce particle emission, including thevery small particles which are regarded as crucial, by morethan 90%, the particle filter is a technology that can signifi-cantly contribute to the increasing acceptance of the dieselengine in Germany and worldwide. Therefore, todaysdevelopments focus in particular on the question of how tosolve the problem of filter regeneration as easily and as cost-effectively as possible.

The issue of how to tackle the reduction of NOx emis-sions is much less straightforward. Figure 2 shows the nec-essary efficiency of a nitrogen oxide-reducing technology

FEV w Aachen wiatowy instytut badawczy silnikw i pojazdw Orodki badawcze/Research centers

84 SILNIKI SPALINOWE, nr 1/2006 (124)

re s w tej chwili opracowywane, wyranie ogranicz mo-liwoci konstruktorw silnikw. Na podstawie aktualnegostanu wiedzy sta