Optimierung der Gemischbildung und Abgasnachbehandlung am Ottomotor EA888 R4 2,0l TFSI

Die Anforderungen der ottomotorischen Abgasgesetzgebung wurden mit Einführung von EU6AG/BG/DG und EU6AP um die Erfüllung der Emissionsgrenzwerte bei realer Straßenfahrt (RDE) unter kundenrelevanten Umgebungsbedingungen ergänzt. Infolgedessen sind bereits heute alle Ottomotoren der Audi AG im Markt Europa (EU27 und Anwenderstaaten) mit Ottopartikelfiltern (OPF) ausgerüstet, welche die Feinstaubemissionen deutlich verringern. Die Feinstaubemission wird in der Gesetzgebung über die Vorgabe eines Grenzwertes für die Anzahl der emittierten Partikel reguliert, abgekürzt mit PN (Particel Number) Darüber hinaus ist es sinnvoll, das Rohemissionsniveau bzgl. Feinstaub kontinuierlich weiter abzusenken. Die konsequente Weiterentwicklung beider Bausteine - innermotorische PN-Maßnahmen und effiziente Abgasnachbehandlung - führt dazu, die weltweit geltenden Gesetzgebungen zu erfüllen sowie unternehmerische Aspekte wie Nachhaltigkeit und Kundenzufriedenheit zu verbessern. Es wird aufgezeigt, welche Maßnahmen zur PN-Reduktion speziell in der Motorfamilie EA888 evo4 (R4 2.0l TFSI) mit Markteinführung 2020 zum Einsatz kommen. Der EA888 evo4 deckt als „global engine“ das Leistungsspektrum 110-245kW ab und wird weltweit in nahezu allen Marken und Plattformen im PKW-Segment des VW-Konzerns angeboten. Daraus ergibt sich eine große Anzahl von emissionsrelevanten Anforderungen wie z.B. die Einhaltung der jeweiligen Partikelgrenzwerte PN (Partikelanzahl) & PM (Partikelmasse) unter der Berücksichtigung von Umwelteinflüssen – kalten/heißen Temperaturen, Luftdruck in höherliegenden Gebieten – und der Berücksichtigung lokal verfügbarer Kraftstoffqualitäten. Bei der AUDI AG werden deshalb über die gesetzlich vorgeschriebenen Homologationstests hinaus zusätzliche Beurteilungskriterien auf Basis von Straßen- und Rollentests herangezogen. Dies führt zu einer einheitlichen Absicherung des Entwicklungsprozesses und der eingesetzten Technik innerhalb des Unternehmens. Die für PN-Emissionen relevanten innermotorischen Maßnahmen am EA888 evo4 sind die Erhöhung des Kraftstoffdrucks auf 350bar, die Weiterentwicklung der Hochdruckeinspritzventile sowie in bestimmten Leistungsklassen Anpassungen an Brennraum und Einlasskanal. Es wurden Möglichkeiten geschaffen, die Parameter der Hochdruckeinspritzung in Abhängigkeit verschiedenster Motorbetriebsbereiche zu optimieren. Einer der Schwerpunkte wurde dabei auf den noch kalten Motor unmittelbar nach dem Erststart gelegt. Die Abhängigkeiten der PN-Rohemissionswerte von wichtigen Einflussparametern wie Motortemperatur und Kraftstoff werden erläutert, zusätzlich werden weitere Einflussfaktoren wie Fahrzeugmasse, Kabinenheizung etc. beschrieben. Zusätzlich zu den innermotorischen PN-Maßnahmen wurde der EA888 evo4 mit einem in der Filtrationseffizienz (FE) deutlich verbesserten OPF ausgestattet. Es handelt sich bereits um die zweite im EA888 in Serie befindliche Entwicklungsstufe seit Einführung des Systems im Jahr 2017. Das weiterentwickelte Abgasnachbehandlungssystem beinhaltet weiterhin eine funktionale Trennung gasförmiger und fester Emissionen für eine gezielte Optimierung der Komponenten 3-Wege-Katalysator und OPF. Gegenüber der ersten OPF-Generation konnten FE-Steigerungen im deutlich zweistelligen Bereich (Prozentpunkte) erzielt werden. Diese Wirkungsgradsteigerung geht mit einer hinsichtlich des Druckverlusts optimierten Auslegung des OPF einher, so dass die Leistungs- und Drehmomentwerte des Aggregats zur Sicherstellung der Wettbewerbsfähigkeit beibehalten werden können.