Der Wasserstoffmotor für Schwerlastanwendungen: Auf dem Weg zu extrem niedrigen NOx-Emissionen

Autoren

Dr. X. Seykens, TNO, Helmond / Technische Universität Eindhoven; Dr. E. Doosje, Dr. C. Bekdemir, Dipl.-Ing. (FH) P. van Gompel, TNO, Helmond:

Jahr

2022

Druckinfo

Eigenproduktion ÖVK

Zusammenfassung

Der Wasserstoff-Verbrennungsmotor kann eine entscheidende Rolle spielen, für verschiedene schwere on road und off road Anwendungen, bei der Beschleunigung der Energiewende und der Erreichung der CO2-Reduktionsziele, die im Europäischen Green Deal festgelegt sind. Für die Verwirklichung von "Null Umweltbelastung", ist es außerdem wünschenswert, dass der Wasserstoffmotor extrem niedrige NOx-Emissionen aufweist. In diesem Beitrag werden die NOx-Emissionen eines Wasserstoffmotors mit Magerverbrennung und Fremdzündung sowie Saugrohr Einblasung (Port Fuel Injection, PFI) untersucht. Das NOx-Reduktionspotenzial bei Variation der wichtigsten Motorbetriebsvariablen wird anhand von Messungen an einem Einzylindermotor und CFD Simulationen untersucht. Der Fokus liegt dabei auf den Auswirkungen der verwendete PFI- Einspritzstrategie auf die NOx-Emissionen des Motors. Es zeigt sich, dass ein erhebliches Optimierungspotenzial in der Änderung der externen Gemischaufbereitung durch Anpassung der Einspritzparameter des PFI-Systems, wie z. B. der Einspritzdauer und der Phasenlage der einzelnen Einspritzungen, liegt. Darüber hinaus erwies sich die Verteilung der eingespritzten Kraftstoffmasse über die beiden einzelnen Einlasskanäle, d.h. die Änderung des Mischprozesses im Zylinder, als signifikante Auswirkung auf die NOx- Emissionen im Motor. Die ermittelten NOx-Reduzierungen am Motoraustritt werden in mögliche Ladedruckreduzierungen für verschiedene NOx-Zielwerte von 10, 50 und 100 ppm am Motoraustritt umgerechnet. Es wurden Ladedrucksenkungen in der Größenordnung von 5 - 10 % festgestellt, die Möglichkeiten bieten die Anforderungen an dem Luftpfad zu verringern, wodurch das dynamische Motorverhalten und/oder der Lastbereich verbessert werden kann.

ISBN

1920-2323-23-1

Anzahl der Seiten

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