Markus MünzBeitrag zum optimalen Betrieb eines Verbrennungsmotors mit dem potentiell klimaneutralen Kraftstoff Oxymethylenether | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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ISBN: | 978-3-8440-7544-1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Series: | Schriftenreihe des Instituts für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe Herausgeber: Prof. Dr. techn. Christian Beidl Darmstadt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Keywords: | Verbrennungsmotor; Oxymethylenether; OME; Forschungsfahrzeug; RDE; Realfahremissionen; Klimaneutralität; Umweltneutralität; Betriebsstrategie; Lastregelungskonzept; Einzylinderforschungsmotor; SubZero; Nachhaltigkeit | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Type of publication: | Thesis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Language: | German | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pages: | 220 pages | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Weight: | 326 g | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Format: | 21 x 14,8 cm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Binding: | Paperback | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Price: | 49,80 € / 62,30 SFr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Published: | August 2020 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Buy: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.2370/9783844075441 (Online document) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Abstract: | Nachhaltigkeit, Klimaneutralität und Umweltneutralität sind drei wesentliche Zielgrößen für die Erforschung und Entwicklung neuer Technologien. Der Verkehrssektor besitzt nachweislich das Potential, alle genannten Zielgrößen zu adressieren und wird als Grundlage für die Untersuchungen dieser Arbeit genutzt. Die Energieträger für den Verkehrssektor haben einen zentralen Einfluss auf die resultierenden Schadstoff- und CO₂-Emissionen des gesamten Sektors. Aufgrund der derzeitigen und auch in Zukunft weiterhin hohen Relevanz von verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeugen wird im Rahmen dieser Arbeit der synthetisch hergestellte, potentiell CO₂-neutrale PtL- Kraftstoff Oxymethylenether, kurz OME, untersucht. Mit diesem Kraftstoff werden unter Berücksichtigung verschiedener Einführungspfade die motorischen Potentiale hinsichtlich der genannten Zielgrößen und anhand von zwei Versuchsträgern erforscht.
Mischungen (Blends) aus konventionellem Dieselkraftstoff und OME werden in einem speziell dafür ausgewählten Versuchsfahrzeug analysiert. Das Versuchsfahrzeug entspricht dabei weitestgehend dem Serienstand. Insgesamt kann auf Basis der durchgeführten Untersuchungen gezeigt werden, dass für Mischungen mit bis zu 50 Vol.-% OME keine Nachteile hinsichtlich der Fahrzeugdynamik („normales Fahren“) resultieren. Weiterhin wird eine signifikante Reduktion der Partikelanzahlemissionen bei gleichzeitig erhöhten Stickoxidemissionen festgestellt. Dies wird maßgeblich auf die nahezu rußfreie Verbrennung von OME und die nicht angepasste Motorsteuerung zurückgeführt. Hinsichtlich der Partikelanzahlemissionen wird Umweltneutralität im innerstädtischen Bereich exemplarisch demonstriert. Im Kontext der Treibhausgasemissionen wird die Emission von CO₂ auf Basis von unterschiedlichen Bewertungsansätzen diskutiert. Unter Voraussetzung einer CO₂-Neutralität von OME können dementsprechend CO₂-Emissionen in Abhängigkeit des OME-Blendanteils reduziert werden. Für die Nutzung von OME als Reinkraftstoff – Annahme: CO₂-neutral – werden auf Basis verschiedener Voruntersuchungen neuartige Betriebsstrategien definiert und konkretisiert. Dabei werden insbesondere der Aufbruch des Zielkonflikts zwischen gleichzeitig niedrigen Stickoxid- und Partikelemissionen mit OME sowie der stöchiometrische Motorbetrieb berücksichtigt. Darauf aufbauend wird eine neuartige Betriebsstrategie mit dem Ziel möglichst geringer Stickoxidemissionen (Strategie „Low NOx“ mit Drei- Wege-Katalysator als Abgasnachbehandlungssystem) ausgearbeitet und in Form von zwei (Last-) Regelungskonzepten – Quantitäts- und Qualitätsregelung – konkretisiert. Diese werden in den Funktionsrahmen des Motorsteuergeräts überführt und an einem Einzylinderforschungsmotor erprobt. Die grundsätzliche Funktionsfähigkeit der entwickelten Betriebsstrategie mit den dazugehörigen Regelungskonzepten in Kombination mit dem ausgewählten Abgasnachbehandlungssystem wird am Motorenprüfstand unter anderem mit minimalen Stickoxidkonzentrationen im Abgas bestätigt. |