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2019 | OriginalPaper | Chapter
OME – Diesel-Blends für niedrigere Well-to-Wheel-CO2-Emissionen in Pkw-Motoren
Authors : Oliver Kastner, G. Avolio, F. Graf, O. Maiwald, G. Rösel, T. Swigon
Published in: Ladungswechsel und Emissionierung 2018
Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden
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Zusammenfassung
Synthetische Kraftstoffe, nachhaltig aus Sonnenergie hergestellt, werden zurzeit vielfältig diskutiert. Bei einer Well-to-Wheel CO2 Bilanzierung (WtW-CO2) ergeben sich hier keine oder nur sehr geringe CO2 Emissionen, da nur das im Herstellungsprozess chemisch gebundene CO2 bei der Nutzung in Verbrennungsmotoren wieder freigesetzt wird.
Neben nachhaltig hergestellten, paraffinischen, und damit dem fossilen Benzin- oder Dieselkraftstoff sehr ähnlichen Kraftstoffen, sind hier auch stark sauerstoffhaltige Kraftstoffe zu nennen. Für selbstzündenden Motoren ist Oxymethylenether (OME) ein vielversprechender Kraftstoff [1].
OME zeichnet sich durch eine hervorragende Verbrennung mit niedrigsten, zum Teil unter der Messbarkeitsgrenze befindlichen Rußemissionen aus. Der thermische Wirkungsgrad ist meist im gleichen Bereich oder besser als bei der Nutzung von Dieselkraftstoff.
Für eine erfolgreiche Einführung eines nachhaltigen, synthetischen Kraftstoffs, sind neben der Verwendung auch die Produktion und der Vertrieb des Kraftstoffs zu betrachten. Zurzeit sind keine ausreichenden nachhaltigen Produktionskapazitäten der oben genannten Kraftstoffe vorhanden, sodass nicht davon ausgegangen werden kann, dass in absehbarer Zeit reine Kraftstoffe zur Anwendung kommen. Daher ist ein sogenanntes Blendszenario zielführender, bei dem abhängig von der Verfügbarkeit diese nachhaltigen, synthetischen Kraftstoffe dem fossilen Kraftstoff beigemengt wird.
Bei der Einführung eines neuen Kraftstoffs, auch bei der Verblendung mit bereits vorhandenem fossilen Kraftstoff, ist immer zu klären, in wieweit es zu Konsequenzen auf das gesamte Motor- und Fahrzeugsystem kommt. Grundsätzlich können aufgrund der unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften des Kraftstoffs Kompatibilitätsprobleme mit Materialien und auch Veränderungen des Brennverfahrens und der Schadstoffemissionsbildung auftreten. Dieses muss bewertet werden und führt zu möglichen Änderungen an Hardware, Software und Kalibrationen.
In der vorliegenden Arbeit wurde ein EU6d Dieselmotor mit einem OME – Diesel Blends (OME Anteil = 15 % (m/m)) im Worldwide harmonized Light-duty vehicles Test Cycle (WLTC) bewertet. In sämtlichen Versuchen ist die gesamte Motorhardware gleich geblieben. Zunächst wurde die Dieselmotorkalibration übernommen, danach wurde mit geringfügigen Anpassungen des Kraftstoff- und Luftpfades die Kalibration für den OME15 % Kraftstoff angepasst.
Es zeigte sich, dass ohne Anpassung der Kalibration die Rußemissionen signifikant gesunken sind aber gleichzeitig die NOx Emissionen gestiegen sind. Nach der Anpassung der Kalibration wurden die NOx Emissionen wieder auf das ursprüngliche Dieselniveau reduziert. Die Rußemissionen stiegen mit dieser Anpassung, befanden sich allerdings immer noch deutlich unter denen des Dieselniveaus. Unter Berücksichtigung einer WtW Berechnung ergibt sich eine CO2 Reduktion von ca. 12 % im Vergleich zu Dieselkraftstoff.