Ethanol wird als kurz- und mittelfristiger Biokraftstoff für Ottomotoren angesehen, da die großindustrielle Herstellung inzwischen in mehreren Ländern etabliert ist. Die spezielle Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens lag in der Untersuchung der Potenziale, aber auch der Herausforderungen, einer weiteren Anhebung des Ethanolanteils im Ottokraftstoff, zur Erfüllung der von der Europäischen Union für das Jahr 2020 geforderten Biokraftstoffquote. Hierzu wurden insbesondere mögliche E20 Kraftstoffformulierungen im Vergleich zu konventionellem Benzin und E85 bewertet. Zur Analyse des Einflusses auf moderne direkteinspritzende Brennverfahren wurden zunächst optische Untersuchungen der Eindringtiefe und Verdunstung in einer Hochdruckeinspritzkammer durchgeführt. Mittels motorischer Untersuchungen an einem abgasturboaufgeladenen direkteinspritzenden 1.8 l Ottomotor wurde das Potenzial der Kraftstoffe zur Steigerung des thermischen Wirkungsgrades durch Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses ermittelt, wobei die maximal mögliche Erhöhung desselbigen unter konstanten Volllastrandbedingungen bestimmt wurde. Anhand von Transientuntersuchungen erfolgte eine Bewertung des Kraftstoffeinflusses auf die regulierten gasförmigen Emissionen. Aufbauend auf diesen Untersuchungen wurden Simulationen des Kraftstoffverbrauchs und der CO2 Emissionen für den Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) durchgefügt. Das Kaltstartverhalten der Kraftstoffe wurde anhand entsprechender Versuche in einer Kältezelle untersucht. Während E20 eine ähnliche, teilweise sogar schneller Verdunstung als konventioneller Kraftstoff aufweist, ist für E85 unter allen untersuchten Randbedingungen eine langsamere Verdunstung als bei den anderen Kraftstoffen nachweisbar. Die hohe Klopffestigkeit des E20 Splash Blend mit einer Research Oktanzahl (ROZ) von 102 ermöglicht eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnis um 2.2 Einheiten gegenüber konventionellem Benzin und führt so zu einer Reduktion der CO2 Emissionen im NEFZ von 3.1 % für den hier untersuchten 1.8 l Turbo DI Motor. Der heizwertbedingte Kraftstoffverbrauchsnachteil reduziert sich dabei auf 4.3 %. Für schwächer motorisierte Fahrzeuge, Fahrzeuge mit höherem Fahrwiderstand und für höherlastige Fahrzyklen sind noch größere Vorteile für E20 Splash Blend zu erwarten, da der Wirkungsgradvorteil gegenüber konventionellem Benzin mit steigender Motorlast zunimmt. Eine E20 Kraftstoffformulierung mit einer ROZ von 95 weist keine höhere Klopffestigkeit als konventionelles Benzin auf. Eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses zur Erzielung von Teillastwirkungsgradvorteilen ist somit nicht möglich. Hinsichtlich der gasförmigen Emission ist für E85 ein Anstieg der HC Emissionen zu verzeichnen, während die Emissionen mit E20 vergleichbar zu konventionellem Benzin sind. Die Ergebnisse der Kaltstartuntersuchungen bestätigen einerseits das Potenzial strahlgeführter Brennverfahren zur Ermöglichung von Kaltstarts bei Einsatz von Kraftstoffen mit hohem Ethanolanteil. Andererseits zeigen die Ergebnisse erneut, dass kein signifikanter Unterschied zwischen konventionellem Benzin und E20 messbar ist. Es kann festgehalten werden, dass insbesondere E20 Splash Blend gute Ergebnisse hinsichtlich der möglichen Wirkungsgradsteigerungen und damit einhergehenden CO2 Einsparungen aufweist. Angesichts der notwendigen Erhöhung der Biokraftstoffanteile zur Erfüllung zukünftiger Zielwerte, können diese Ergebnisse für die Entwicklung und Implementierung eines neuen Kraftstoffstandards genutzt werden.


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    Title :

    Zukünftige Kraftstoffe für moderne DI-Ottomotoren


    Additional title:

    Future fuels for modern DISI engines


    Contributors:


    Publication date :

    2010


    Size :

    32 Seiten, 18 Bilder, 6 Tabellen, 34 Quellen


    Type of media :

    Conference paper


    Type of material :

    Storage medium


    Language :

    German





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