Entwicklung eines speziell für den Betrieb mit Methan ausgelegten Verbrennungsmotors

Autoren

Dipl.-Ing. C. Weber, Dr.-Ing. U. Kramer, Dipl.-Ing. R. Friedfeldt, Dr.-Ing. H. Ruhland, Dr.-Ing. F. Krämer, Ford-Werke GmbH, Köln

Jahr

2018

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 807

Zusammenfassung

Dieser Beitrag beschreibt die Entwicklung eines speziell für den Betrieb mit Methan ausgelegten Verbrennungsmotors, bezeichnet als MTDI-Motor. Die Abkürzung steht für Methane Turbo Direct Injection. Als Brennstoffe kommen Erdgas, Bio-Methan oder „Power-to-Gas“-Methan in Frage.
Der Motor basiert auf dem neuen Ford 1,0L GTDI Ecoboost Motor, der der Öffentlichkeit Ende 2017 vorgestellt wurde. Die Grundkonstruktion wurde so überarbeitet, dass die thermodynamischen Eigenschaften von Methan durch sehr hohe zulässige Verbrennungsdrücke maximal ausgenutzt werden können.
Der Motor hat eine maximale Leistung von 110 kW und liefert einen sehr hohen effektiven Mitteldruck (pme) von 30 bar in einem weiten Drehzahlband. Um einerseits dieses hohe spezifische Drehmoment zu erreichen und andererseits Kraftstoff einzusparen, wurde der Motor mit einem Bündel an innovativen Technologien wie folgt ausgerüstet:

• Voll variable, mechanische Betätigung der Einlassventile – zur lastabhängigen Steuerung der Ventilöffnungsdauer zur Wirkungsgradsteigerung im Teillastbetrieb – und der Auslassventile, im Wesentlichen zur Steuerung des Aufladesystems.
• Parallel sequenzielle Registeraufladung zur Darstellung eines hohen spezifischen Drehmomentes in einem weiten Drehzahlband
• Methan Direkteinspritzung, um ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und ein sehr gutes dynamisches Motorverhalten zu erreichen.

Das Gesamtmotorkonzept und die Design-Merkmale der wesentlichen Motorkomponenten werden beschrieben und erste thermodynamische Untersuchungsergebnisse gezeigt. Bestellen