Labor für Kolbenmaschinen

Variable Verdichtung (VCR)

MIt der Laborübernahme durch Prof Wittek 2013 wurde das Thema der variablen Verdichtung als Forschungsfeld am Labor etabliert. Durch die zusätzliche Funktionalität einer variablen Verdichtung (auch bekannt als VCR – variable compression ratio) kann der Kraftstoffverbrauch sowohl von Otto- als auch von Dieselmotoren reduziert und das Emissionsverhalten verbessert werden. Bei modernen Ottomotoren lassen sich Verbrauchseinsparungen von bis zu 8% realisieren, was bereits an ausgeführten Versuchsmotoren und Versuchsfahrzeugen nachgewiesen werden konnte.

Die verfolgten Lösungsansätze beruhen auf variablen Triebwerkskomponenten, die sich grundsätzlich in jede beliebige Motorenarchitektur integrieren lassen und somit insbesondere im Hinblick auf eine zeitnahe Industrialisierung als besonders vielversprechend zu bewerten sind. Bevor diese Technologie jedoch in Serie gehen kann, bedarf es noch intensiver Forschungsarbeit, zum Teil auch an noch vergleichsweise grundlegenden Fragestellungen. Ein ganz wesentliches wissenschaftliches Problem ist die Erforschung des mechanisch-hydraulischen Verhaltens solcher variabler Komponenten im Motorbetrieb und die Bewertung der Vielzahl der möglichen konstruktiven Ausgestaltungen.


Zur Schaffung der experimentellen Basis werden Versuche mit entsprechend präparierten Bauteilen im geschleppten und gefeuerten Motorbetrieb durchgeführt. Die kurbelwinkelsynchron gemessenen Zustandsgrößen, insbesondere Öldrücke und Weggrößen dienen einerseits dazu mechanisch-hydraulische Phänomene zu identifizieren und andererseits dienen sie als Grundlagen zur Validierung entsprechender Simulationsmodelle. Mit Hilfe dieser Modelle können der Industrie letztendlich belastbare Werkzeuge zur grenznahen Systemauslegung bereitgestellt werden. Neben motormechanischen Aspekten gilt es aber auch zahlreiche Probleme aus dem Umfeld Brennverfahren und Applikation zu beleuchten. Zu erforschen gilt es beispielsweise, unter welchen Betriebsbedingungen d.h. Fahrprofilen welche Verdichtungsniveaus die größten Einsparungen ergeben.