Untersuchungen zum Einsatz von Alkoholen in modernen Ottomotoren

Motiviert durch die aktuellen Trends der Motorenentwicklung und die sich abzeichnenden Kraftstoffszenarien der nahen Zukunft wird im Rahmen dieser Arbeit der Einsatz von Alkoholen als Benzinsubstitut bewertet. Unter Berücksichtigung der Randbedingungen eines modernen Downsizingkonzepts wird so der Beitrag der alternativen Kraftstoffe zu einer wirkungsvollen Reduktion der CO₂-Emissionen untersucht. Betrachtet wird die gesamte Prozesskette von der Gemischbildung über die Verbrennung bis zu den Emissionen. Zunächst erfolgt eine Bewertung der fünf einfachsten Alkohole anhand ihrer für den Verbrennungsrozess relevanten Stoffeigenschaften. Untersuchungen zum Dosierverhalten etablierter Injektorkonzepte zeigen den Einfluss der im Vergleich zu Benzin veränderten Stoffeigenschaften. Mittels speziell angepasster optischer Messtechnik werden u. a. die geometrischen Spraygrößen und die Zerstäubungsgüte bewertet. Die Ergebnisse aus dem Stationärversuch werden anschließend auf den Motorbetrieb unter instationären Bedingungen übertragen. Neben grundlegenden Untersuchungen zur Verbrennung in verschiedenen Lastzuständen wird auch der Einfluss einer Anhebung des Verdichtungsverhältnisses betrachtet. Verschiedene Ansätze zur Wirkungsgradsteigerung werden miteinander verglichen und bewertet. Die Arbeit schließt mit der Untersuchung eines Systemansatzes, bei dem ein zusätzlicher klopffester Kraftstoff bedarfsgerecht zudosiert wird. Ziel hierbei ist, die Klopfgrenze eines Downsizingmotors anzuheben und so den Wirkungsgrad zu verbessern.