Theoretisch und experimentell untersucht wurde ein Wasserstoffdieselmotor, bei dem der Wasserstoff nahe dem oberen Totpunkt gasförmig unter hohem Druck in den Brennraum eingeblasen und durch Selbstzündung entflammt wird. An einem mittelschnellaufenden Einzylinder-Versuchsmotor wurde dieses Verfahren erstmals systematisch untersucht und die Funktionsfähigkeit des Arbeitsprinzips hinsichtlich Bauteilfunktion und Brennverfahren nachgewiesen. Dabei wurde ein mittlerer Mitteldruck von 18,4 bar erreicht. An allen Betriebspunkten wurden in unterschiedlicher Ausprägung Zyklenschwankungen, d.h. voneinander abweichende Druckverläufe aufeinanderfolgender Arbeitsspiele beobachtet, die ihre Ursache in einem zeitlich veränderlichen Brennbeginn und unterschiedlicher Form der Brennverläufe haben. Diese Erscheinung wird durch statistische Auswertungen quantifiziert. Sie ist deutlich ausgeprägter als bei einem Ottomotor mit flüssigem Kraftstoff und stellt das motorische Hauptproblem dar, das eine Anwendung des Brennverfahrens gegenwärtig erschweren würde. Folgende Maßnahmen tragen zu einer Verringerung der Zyklenschwankungen bei: 1. Senkung des Verbrennungsluftverhältnisses. 2. Verschiebung des Einblasebeginns in Richtung 'früh'. 3. Erhöhung der Lochanzahl der Einblasedüse. 4. Erhöhung der Ladelufttemperatur. 5. Vergrößerung der Ladungsmenge im Zylinder. Eine Steigerung des Einlaßdralls verringert nicht die Zyklenschwankungen. Weitere Beurteilungskriterien sind Form der Brennverläufe, die Ganghärte und der indizierte Wirkungsgrad des Motors. Der indizierte Wirkungsgrad liegt bei etwa 50 % und ist damit geringfügig höher als der eines vergleichbaren Dieselmotors. In einer stufenweisen Simulationsrechnung wurden die Einflüsse wichtiger Parameter beim Übergang vom Diesel-Kreisprozeß auf den Wasserstoff-Kreisprozeß auf das Prozeßergebnis untersucht. Daraus ergibt sich, daß sich die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses, die Verkürzung der Brenndauer, die Berücksichtigung der Enthalpie des eingeblasenen Brenngases sowie die erhöhten Wandtemperaturen günstig auf den indizierten Wirkungsgrad auswirken. Negative Einflüsse gehen von der Berücksichtigung der Kalorik der Wasserstoffverbrennung und dem höheren Wandwärmeübergangskoeffizienten aus.


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    Titel :

    Untersuchung zum Betriebsverhalten eines mittelschnellaufenden Wasserstoff-Dieselmotors


    Beteiligte:
    Wiebicke, U. (Autor:in)

    Erscheinungsdatum :

    1998


    Format / Umfang :

    111 Seiten, Bilder, Tabellen, 43 Quellen


    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch