Potentialanalyse von hydriertem Pflanzenöl und Oxymethylenether im Verbrennungsmotor unter Nutzung eines variablen Ventiltriebs

Von:

Friedemar Knost

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Die Reduktion von Treibhausgasemissionen ist eine zentrale Herausforderung der heutigen Zeit, wobei der Verkehrssektor nach wie vor überwiegend fossile Kraftstoffe nutzt. Eine Option der Defossilisierung ist der Einsatz nachhaltiger Kraftstoffe wie hydriertes Pflanzenöl (HVO), das ohne Motoranpassungen einsetzbar ist und laut RED II bis zu 90 % THG einsparen kann. Weitere Potentiale ergeben sich durch einen variablen Ventiltrieb. In dieser Arbeit wird ein schaltbarer Ventiltrieb an einem Einzylinderforschungsmotor (SCRE) untersucht und mit HVO sowie Oxymethylenether (OME) kombiniert. Das System ermöglicht das Umschalten zwischen frühem Einlassschließen (Miller) und einem Vollhub sowie einen Nachhub der Auslassventile für interne AGR. Der Motor wird aufgeladen und um ein Abgasvolumen mit Klappe ergänzt. Untersucht werden Teillastpunkte, bei denen Ladedruck, Raildruck und AGR-Rate variiert werden, um die Kraftstoffpotentiale zu bestimmen. HVO und OME reagieren weniger empfindlich auf ungünstige Bedingungen bei Miller-Steuerzeiten und ermöglichen NOx-Reduktionen von über 25 % in der Teillast, ohne den Wirkungsgrad zu verschlechtern. Gleichzeitig steigen die Abgastemperaturen. HVO bietet einen größeren Applikationsspielraum und erfordert kaum Ladedruckanpassungen. OME zeigt zusätzliche Vorteile bei Partikelemissionen, verlangt jedoch stärkere motorische Anpassungen. Ergänzend werden Fahrzeugtests im WLTC und im Realbetrieb durchgeführt. HVO und OME zeigen dabei deutliche Vorteile bei den Partikelanzahlemissionen. Kaltstartversuche bei -20 °C belegen zudem die guten Zündeigenschaften von HVO gegenüber B7: Zündaussetzer werden nahezu vermieden, was das Startverhalten deutlich verbessert.