Dr.-Ing. Martin Härtl, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen, Technische Universität München
Die luftverunreinigenden Emissionen von Verbrennungsmotoren werden einerseits durch das verwendete Brennverfahren und die eingesetzten Abgasnachbehandlungseinrichtungen bestimmt, andererseits hat jedoch auch die Zusammensetzung des genutzten Kraftstoffs einen signifikanten Einfluss auf die charakteristische Emission von Partikeln und gasförmigen Schadstoffen. Insbesondere bestimmte sauerstoffhaltige Kohlenwasserstoffe (Oxygenate) haben das Potential zur rußfreien Verbrennung und sind eine geeignete Basis für solche emissonsoptimierten Energieträger. Der vorliegende Vortrag präsentiert wesentliche Anforderungen an den Kraftstoff für eine rußfreie Verbrennung und zeigt experimentelle Ergebnisse mit dem besonders wirkungsvollen Oxymethylenether (OME), der in Rahmen eines geschlossenen CO2-Kreislaufs klimaneutral hergestellt und genutzt werden kann. An der Technischen Universität München wurde OME an einem nichtmodifizierten Heavy-Duty Einzylinder-Forschungsmotor untersucht. OME zeigte eine besonders hohe AGR-Verträglichkeit und konnte auch mit geringen Einspritzdrücken emissionsgünstig umgesetzt werden, wobei die Partikelanzahl-Emissionen (PN) selbst bei geringem Luftüberschuss und sogar stöchiometrischer Verbrennung nahe am Umgebungsniveau lagen. Der Kraftstoff zeigte eine vollständige Vermeidung des Partikel-NOx-Zielkonflikts sowie das Potential, technische Vereinfachungen am Einspritzsystem (Senkung des Einspritzdrucks, Verzicht auf Mehrfacheinspritzung) emissionsneutral vorzunehmen.
The quality and quantity of air pollutants in the exhaust of internal combustion engines is determined by the method of combustion as well as the applied after-treatment technology. However, also the type of fuel has a significant influence on particle and gaseous emissions. Especially certain oxygen containing hydrocarbons (oxygenates) offer the potential of non-sooting combustion and thus are a promising basis for emission optimized fuels. The talk discusses essential requirements for non-sooting fuels and presents experimental results obtained with oxymethylene ether (OME), a group of particularly effective oxygenates which can be produced and utilized in a closed carbon cycle. At the Technical University of Munich, OME was tested on a non-modified Heavy-Duty single cylinder re-search engine. OME proved to have a high tolerance for EGR application and reduced injection pressure, while particle number emissions (PN) were near ambient concentrations in lean and even stoichiometric operation. The fuel hence avoids the trade-off between particles and NOx and offers the potential to apply simplifications of the injection system (reduction of pressure, avoidance of multiple injections) without deteriorating the emission behavior.