Alternative Kraftstoffe
Im Rahmen immer knapper werdenden Resourcen sowie den Anstrengungen zur Vermeidung anthropogener CO2-Emissionen gewinnen alternative Kraftstoffe zunehmend an Bedeutung.
Das FKFS verfügt hier über eine bis in die frühen 1970er Jahre zurückgehende Tradition.
Erdgas
Erdgas
Erdgasmotoren zeigen bereits heute ein hohes Potenzial zur Minimierung von CO2-Emissionen auf Grund des günstigen H/C-Verhältnisses von Erdgas. Die Adaption von Gemischbildung und Verbrennung an den Kraftstoff Erdgas zur Erzielung höchster Wirkungsgrade stellt ein wichtiges Arbeitsgebiet des FKFS dar.
Weitere Verbesserungen heutiger Erdgasmotoren sind durch neue, an den Kraftstoff angepasste Brennverfahren möglich. So bietet sich die innere Gemischbildung zur Vermeidung der gasspezifischen Füllungsverluste bei Saugrohreinblasung an. Darüber hinaus ermöglicht die Gestaltung als strahlgeführtes Verfahren die Möglichkeit zu weiterer Wirkungsgradsteigerung durch Entdrosselung in der Teillast.
Optimierung der Kraftstoffverteilung
Das folgende Video stellt die Optimierung der Kraftstoffverteilung in Ansaugsystem und Brennraum während des Ladungswechsels bei Erdgaseinblasung in das Saugrohr dar.
Maßnahmen zur Reduzierung von Zumessungsfehlern
Die folgenden Beispiele zeigen die Umsetzung von Maßnahmen zur Reduzierung von Zumessungsfehlern an einem DI-CNG-Injektor:
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Wasserstoff
Wasserstoff
Wasserstoff als Energieträger wird bereits seit vielen Jahren für mobile Anwendungen diskutiert. Neben der Nutzung in Brennstoffzellen ist auch die Verwendung von Wasserstoff in Verbrennungsmotoren möglich und kann einen Beitrag zu emissionsarmem Fahren bieten.
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Synthetische Kraftstoffe
Synthetische Kraftstoffe
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Dr.-Ing. Marco Chiodi
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Dr.-Ing. Michael Grill
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OME/DME und MF/DMC
OME
Es gibt Segmente der Mobilität, die auch in ferner Zukunft jenseits von 2040 nicht sinnvoll mit Ansätzen der Elektromobilität in Richtung einer CO2-Neutralität gebracht werden können. Beispielhaft seien Langstrecken-Nutzfahrzeuge, schwere Baumaschinen und die Schifffahrt genannt. Ebenso stellt sich die Frage, was zukünftig mit regenerativem Überschussstrom passieren soll. Eine Vision ist, hieraus teil- oder vollsynthetische Kraftstoffe zu erzeugen.
Die Gruppe der Oxymethylenether, kurz OME, weisen hierbei als Ersatz für einen Dieselkraftstoff besonders interessante Eigenschaften auf. Vereinfacht gesprochen bestehen diese aus einer abwechselnden Kohlenstoff-Sauerstoff-Atomkette. Hierdurch besitzen sie keine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Atombindung. Letztere ist Grundvoraussetzung für die Entstehung von Partikel-Emissionen. Dadurch ist bei OME die Entstehung von Partikelemissionen unmöglich. Dies führt zu einer komplett neuen Auslegung des Dieselmotors, es sind AGR-Raten von über 80% möglich, der Einspritzdruck kann dramatisch abgesenkt werden, sogar ein Lambda=1-Konzept ist denkbar.
Mit unserem UserCylinder® und unserer Erfahrung an virtuellen Motoren können solche Zukunftsszenarien am FKFS aus Sicht unterschiedlichster Komponenten und Anforderungen betrachtet werden.
MeFo/DMC
In der Vision einer CO2-neutralen Gesellschaft kann der Verbrennungsmotor auch als Pkw-Antrieb weiter von Bedeutung sein. Wenn alle notwendige Energie regenerativ erzeugt wird, ist mit hohen Schwankungen umzugehen. Überschuss-Energie könnte zur Synthese von flüssigen Kraftstoffen genutzt werden. Ebenso könnte die Nutzung der Solarenergie in Regionen der Welt mit günstigen Randbedingungen forciert und diese Energie sinnvollerweise als Flüssigkraftstoff importiert werden.
Bei Pkw-Anwendungen werden zukünftig vor allem Ottomotoren mit einem Hybrid-Antriebstrang zum Einsatz kommen. Daher sind synthetische Ersatzkraftstoffe für Benzin von besonderem Interesse. Gegenwärtig sind hier Methylformiat (MeFo) und Dimethylcarbonat (DMC) als ottomotorische Ersatzkraftstoffe in der Diskussion. Diese zeichnen sich durch ein sehr interessantes Verbrennungs-, Klopf- und Emissionsverhalten aus.
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