Untersuchung von Wasserstoff als Brennstoff für Ottomotoren

Die zunehmende verknappung flUssiger fossiler Brennstoffe erfordern die Untersuchung geeigneter alternativer Energie tr!ger. Eine besondere -Bedeutung kommt in diesem Zusammen hang dem Wasserstoff zu, der vielfach als ein moglicher Brennstoff fUr die Zukunft angesehen wird (5). Wasserstoff kann auch aus nicht fossilen Rohstoffen hergestellt werden und hat den Vorteil, daB nach der Verbrennung im wesent lichen wiederum das Ausgangsprodukt der Wasserstoffher stellung - das Wasser - entsteht. Vor EinfUhrung einer Wasserstofftechnologie sind jedoch noch eine Reihe von Problemen zu bewaltigen. Hierzu gehoren neben anderen die wirtschaftliche Wasserstofferzeugung und die Speicherung sowie Verteilung des Wasserstoffes. AuBerdem muB die Moglichkeit der Verwendung des Wasserstoffes als Brennstoff zur Bereitstellung von Warme und mechanischer Energie untersucht werden. Als mogliche Warmekraftmaschine bietet sich hier der Verbrennungsmotor an. Neben dem E- satz auf dem Transportsektor, bei dem die Speicherprobleme zu losen sind, konnen vor allem auch station!re Anwendungs f!lle z. B. im Rahmen von Warme-Kraft-Anlagen oder als W!rmepumpenantrieb als aussichtsreich angesehen werden. lm Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde deshalb die Verbrennung von Wasserstoff im Hubkolbenmotor untersucht. Das Ziel war, einen konventionellen 4-Takt-Ottomotor moglichst optimal an die Eigenschaften des Brennstoffes anzupassen und einen zufriedenstellenden Motorbetrieb zu gewahrleisten. Als Vergleichskriterien dienten die Versuchsergebnisse des mit Benzin betriebenen Motors. · - 2 - 2. Brennstoffeigenschaften Die fur die motorische Verbrennung bedeutungsvollen Brenn stoffkennwerte sind fur Wasserstoff und Benzin vergleichend in den Bildern 1 und 2 dargestellt. / 8~in (~.

Inhalt
1. Einleitung.- 2. Brennstoffeigenschaften.- 3. Prüfstandsbeschreibung.- 4. Leistung und Wirkungsgrad.- 4.1 Indizierter Mitteldruck.- 4.2 Wirkungsgrad und Gütegrad.- 4.3 Einfluß des Verdichtungsverhältnisses.- 5. Schadstoffemission.- 5.1 Einfluß des Zündzeitpunktes.- 5.2 Einfluß des Verdichtungsverhältnisses.- 6. Motorkennfelder.- 6.1 Wirkungsgrad.- 6.2 Stickoxidemission.- 7. Verbrennungsprozeß.- 7.1 Druckverlauf im Brennraum.- 7.2 Zyklische Schwankungen des Spitzendruckes.- 7.3 Maximaler Druckanstieg.- 7.4 Leistungsspektren des Zylinderdruckes.- 8. Maßnahmen zur Verbesserung des Betriebsverhaltens.- 8.1 Einfluß des Verdichtungsverhältnisses auf die Klopfneigung.- 8.2 Einfluß der Brennraumform auf die Klopfneigung.- 8.3 Klopfhemmende Zusätze.- 8.4 Verringerung des maximalen Druckanstieges durch Veränderung der Brennraumform.- 8.5 Wassereinspritzung und Abgasrückführung.- 8.6 Schichtladung.- 9. Zusammenfassung.- 10. Literaturverzeichnis.

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