Experimental study of the in-engine variability of a free piston linear alternator

Abstract

Mit der Verbreitung der Elektromobilität, werden Hubkolbenmotoren künftig häufiger als reine Range Extender, also zur Wandlung von chemische in elektrische Energie, verwendet. Dabei ist es für die Betriebsstrategie des Hybridfahrzeugs vorteilhaft, mehrere Betriebspunkte nutzen zu können. Es ist das Bestreben verschiedener Forschungs- und Entwicklungsprojekte, diese unterschiedlichen Betriebspunkte mit jeweils hohem Wirkungsgrad darzustellen. Um in der Verbrennung möglichst variabel zu bleiben, wird am DLR ein Freikolbenkonzept verfolgt. Der Freikolbenlineargenerator kombiniert eine Verbrennungseinheit mit einer Linearmaschine, die die elektrische Energie auskoppelt, und einer Gasfeder, die als Energiespeicher, unter anderem für die zur Verdichtungsbewegung benötigten Energie, eingesetzt wird. Ein solches System wurde in Form eines Funktionsdemonstrators aufgebaut und in Betrieb genommen. Der bezüglich Hub und Verdichtung variable Prüfling verwendet eine innere Verbrennung im Zwei-Takt-Otto-Prozess, einen elektromagnetischen Ventiltrieb sowie eine Benzin-Direkteinspritzung. Im Paper werden die Ergebnisse von Messungen dargestellt, in denen elementare Betriebsparameter der Verbrennung variiert werden, darunter auch Verdichtungsverhältnis und Ventilsteuerzeiten.