Powerful H₂ Engines with Direct Ignition for Medium-/Heavy-Duty Applications

Der Artikel befasst sich mit der Entwicklung leistungsstarker Wasserstoffmotoren mit Direkteinspritzung für mittelschwere und schwere Offroad-Anwendungen. Sie unterstreicht die Vorteile von Wasserstoffmotoren gegenüber Brennstoffzellen, insbesondere im Hinblick auf Anschaffungskosten, Zuverlässigkeit und Lebensdauer. Der Schwerpunkt liegt auf der Erzielung hoher Leistungsdichte durch Optimierung von Gemischbildung, Verbrennungsprozess und Turboaufladung. Zu den wichtigsten Herausforderungen gehört die Vermeidung unregelmäßiger Verbrennungsphänomene wie Klopfen und Vorzündung, die durch fortgeschrittene Simulationstechniken und Modifikationen am Motordesign gelöst werden. Der Einsatz von Simulationen der Computational Fluid Dynamics (CFD) und der Finite Element Method (FEM) wird hervorgehoben, um die Homogenisierung von Gemischen zu verbessern und die Bauteiltemperaturen zu senken. Zusätzlich untersucht der Artikel das Potenzial von Ladungsverdünnung und Wasserinjektion, um die benötigte Zündenergie des Wasserstoff-Luft-Gemisches zu erhöhen. Auch die Leistung des Motors im vorübergehenden Betrieb wird diskutiert, wobei der Schwerpunkt auf der Optimierung des Lastverhaltens und der Minimierung der NOx-Emissionen liegt. Die FEV-Motorsteuerungssoftware wird als Schlüsselwerkzeug hervorgehoben, um ein optimales Gleichgewicht zwischen Reaktion und Emissionen zu erreichen. Der Artikel schließt mit der Feststellung, dass weitere Effizienzsteigerungen und die Beseitigung unregelmäßiger Verbrennungsphänomene durch die Einspritzung von Hafenwasser möglich sind.