Optimierung des Regenerations- und Emissionsverhaltens eines Multi-Fuel-Motors bei Verwendung von Pflanzenöl-Diesel-Mischungen

Um den anthropogenen Einfluss auf das Klima zu verringern, ist es notwendig, fossile CO2-Emissionen zu minimieren. Zur Erfüllung dieses Ziels müssen die Energiequellen des Mobilitätssektors diversifiziert werden. Insbesondere Nutzfahrzeugantriebe lassen sich in vielen Anwendungsbereichen nur schwer auf rein elektrische Antriebe umstellen. Aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Energiedichte könnten Biokraftstoffe insbesondere für mobile Arbeitsmaschinen ein attraktiver Weg zu klimafreundlichen Energieträgern sein. In der Land- und Forstwirtschaft sowie in der Binnenschifffahrt können Pflanzenöle in bestehenden Antriebssystemen genutzt werden; zusätzlich bietet deren Umweltverträglichkeit (biologische Abbaubarkeit) weitere Vorteile für dieses Anwendungsgebiet. Darüber hinaus kann Pflanzenöl vor Ort produziert werden und somit die lokale Energieautarkie fördern.In dieser Studie werden die erforderlichen Anpassungen für die Realisierung eines Multi-Fuel-Antriebskonzepts untersucht, das auf den Einsatz von Rapsöl und Diesel in flexiblen Mischungsverhältnissen abzielt. Für die Umsetzung eines solchen Konzepts ist es notwendig, die Dieselpartikelfilter-Regeneration an den Einsatz von Pflanzenöl anzupassen. Dazu wurde eine Regenerationsstrategie entwickelt, die eine Motorölverdünnung durch Rapsöl verhindert und dabei auf zusätzliche Komponenten oder mechanische Veränderungen des Motors verzichtet. Diese Betriebsstrategie wurde auf ihre Wirksamkeit für die Filterregeneration hin untersucht. Dabei wurde die Motorölverdünnung in diskreten Intervallen bestimmt. Mit der neu entwickelten Methode sind mit Pflanzenöl identische Ölwechselintervalle wie im konventionellen Dieselbetrieb erreichbar.Neben der Regenerationsstrategie wird das Emissionsminderungspotenzial durch Rapsöl und Rapsöl-Diesel-Mischungen in zwei relevanten Motorbetriebspunkten aufgezeigt. Zudem werden die erforderlichen Änderungen der Motorapplikation für verschiedene Drehzahl- und Lastpunkte dargestellt. Die geringere Neigung von Rapsöl zur Rußbildung erlaubt höhere AGR-Raten bei mittlerer und hoher Motorlast, wodurch die Ruß- und Stickoxidemissionen im Vergleich zu Dieselkraftstoff deutlich gesenkt werden können.