Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Untersuchung von innermotorischen Maßnahmen zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens eines M-100 Benzinmotors für den Antrieb von Pkw und leichten Nutzfahrzeugen

 

Der Einsatz von flüssigen synthetischen Energieträgern, deren Herstellung auf regenerativen Energiequellen und Wasserstoff basiert, ist ein zukünftiger Lösungsansatz den Mobilitäts- und Energiesektor zu defossilisieren. Chemische flüssige Energieträger, wie Ammoniak und Methanol, können für lange Zeit Energie verlustfrei speichern und nutzen bekannte Infrastrukturen. Der halbierte Heizwert und die schlechte Zündwilligkeit sind aus technischer Sicht die größten Nachteile zu konventionellen Kraftstoffen. Jedoch, im direkten Vergleich zu Wasserstoff, speichert Methanol pro Volumeneinheit doppelt so viel Energie, wodurch sich der Einsatz in mobilen Anwendungen empfiehlt. Bestehende positive Erfahrungen mit umgerüsteten Ottomotoren konnten einen möglichen Benzin-Methanol-Mischbetrieb (bis 85% Methanolanteil) nachweisen. Die letzte große Herausforderung zur Umsetzung des 100% Methanolbetriebes ist der Tieftemperaturstart. Aufgrund des hohen Siedepunktes, der hohen Verdampfungsenthalpie und der gleichzeitig hohen Zündtemperatur ist dieser Betriebsbereich aktuell nur durch Kraftstoffadditivierung oder aktive Beheizung darstellbar.

Das Ziel des Projektes ist die Untersuchung von innermotorischen Maßnahmen zur deutlichen Verbesserung des Kaltstartverhaltens eines M-100 Motors. Neben gezielten Maßnahmen zur Anhebung der Verdichtungsendtemperatur werden neue Konzepte erprobt. Die Verwendung einer Schichtladung ermöglicht eine gezielte Teildurchdringung des Brennraums durch die Verbrennung, wodurch lokal bessere Zündbedingungen hergestellt werden können. Weiterführend soll der Einsatz eines vollvariablen Ventiltriebs weitere funktionale Potenziale aufzeigen. Begleitende CFD-Simulationen der Ladungsbewegung und Gemischbildung sollen Grundlagenverständnis aufbauen und die Optimierung des Prozesses unterstützen. Die gewonnenen Erkenntnisse können direkt in die Entwicklung von Systemkomponenten und Motorsteuersystemen bei KMU einfließen.