Inhaltszusammenfassung

Die leistungssteigernde Wirkung der Einspritzung von Wasser in den Ansaugtrakt von Otto-Motoren ist bereits seit der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts aus Flug-zeugmotoren bekannt. Weiterhin wurde diese Technologie in den 1980er-Jahren im Rennsport und zuletzt aktuell von BMW im M4 MotoGP Safety Car verwendet. Möchte man jedoch den effektiven Wirkungsgrad des Motors erhöhen, ist das Potential einer Direkteinspritzung des Wassers in den Brennraum größer als bei einer Ein-spritzung in den Ans...Die leistungssteigernde Wirkung der Einspritzung von Wasser in den Ansaugtrakt von Otto-Motoren ist bereits seit der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts aus Flug-zeugmotoren bekannt. Weiterhin wurde diese Technologie in den 1980er-Jahren im Rennsport und zuletzt aktuell von BMW im M4 MotoGP Safety Car verwendet. Möchte man jedoch den effektiven Wirkungsgrad des Motors erhöhen, ist das Potential einer Direkteinspritzung des Wassers in den Brennraum größer als bei einer Ein-spritzung in den Ansaugtrakt. Durch die Verdampfungsenthalpie des Wassers wird direkt der Brennraum gekühlt und die Klopfgrenze positiv beeinflusst. Darüber hinaus sinken die Wandwärmeverluste und der Anfettungsbedarf zum Bauteilschutz kann signifikant reduziert werden. Um jedoch keine nennenswerten Einbußen in Bezug auf die Brenndauer und bei der Schadstoffbildung zu erleiden, ist eine möglichst homo-gene Mischung von Wasser und Kraftstoff in Form einer Emulsion notwendig. In Bezug auf die Erzeugung einer Kraftstoff-Wasser-Emulsion und deren direkte Einspritzung in den Brennraum liegt am Institut für Fahrzeugtechnik (ift) der Hochschule Trier bereits aus der Vergangenheit eine große Erfahrung vor. Während die Untersu-chungen an direkteinspritzenden Diesel-Motoren vor allem auf die Reduzierung der Schadstoffe NOx und Ruß fokussiert waren, konzentrieren sich die Bemühungen der direkten Benzin-Wasser-Einspritzung (DBWE) auf eine Kraftstoff- und damit CO2-Einsparung. Es werden die verschiedenen Möglichkeiten zur Erzeugung einer möglichst homogenen Benzin-Wasser-Emulsion und die technischen Anforderungen an ein solches Einspritzsystem erörtert. Besonders wird auf die im folgenden Versuchsprogramm verwendeten Verfahren, die mechanische Erzeugung einer Benzin-Wasser-Emulsion sowie eine mit Hilfe von Tensiden chemisch erzeugte Mikroemulsion, eingegangen. Weiterhin werden anhand aktueller Versuchsergebnisse eines aufgeladenen Otto-Motors die CO2-Einsparpotentiale, aber auch die Schwierigkeiten in Bezug auf die Benzin-Wasser-Einspritzung aufgezeigt. Es werden Versuche mit einer Niederdruck-Wassereinspritzung in den Ansaugtrakt denen mit der Direkteinspritzung der zwei verschiedenen Benzin-Wasser-Emulsionen gegenüber gestellt und mit der Basisvariante ohne Wasserzugabe verglichen. Die einzelnen Anteile der Kraftstoff-Einsparungen werden anhand theoretischer Überlegungen den verschiedenen Effekten zugeordnet. Dabei soll die Frage beantwortet werden, ob das Potential besteht, durch die Wasser-Einspritzung auf den Anfettungsbedarf zur Bauteilkühlung im Hochlastbereich nicht zuletzt vor dem Hintergrund der zukünftigen RDE-Gesetzgebung womöglich vollständig verzichten zu können. » weiterlesen» einklappen

Autoren

Klassifikation

DFG Fachgebiet:
Strömungsmechanik, Technische Thermodynamik und Thermische Energietechnik

DDC Sachgruppe:
Ingenieurwissenschaften