Vergleich gemischansaugender und luftansaugender Biopropan-Diesel Dual-Fuel Brennverfahren

Dual-Fuel-Brennverfahren ermöglichen die Verwendung von Biopropan in hochverdichtenden Dieselmotoren, was hohe Wirkungsgrade und eine Reduktion der Treibhausgasemissionen verspricht. In einem gemischansaugenden Dual-Fuel Brennverfahren (Premixed Charge Operation, PCO) wird Biopropan in die Luft der Ansaugstrecke eingebracht und das homogene Kraftstoff-Luft- Gemisch im Brennraum durch einen Diesel-Zündstrahl entflammt. In der vorgestellten Untersuchung wird PCO mit der Vormischung von Biopropan und Diesel vor der Hochdruckpumpe verglichen. Die Mischung wird anschließend (wie in konventionellen Dieselmotoren) direkt in den Brennraum eingespritzt. Dies wird als luftansaugendes Dual-Fuel-Brennverfahren (Premixed Fuel Operation, PFO) bezeichnet. Weiterhin werden die Einflüsse interner und externer Abgasrückführung (AGR) untersucht.Die Ergebnisse zeigen höhere Substitutionsraten (SR) von bis zu 75 % bei niedrigen Lasten für PCO, wohingegen PFO höhere SR (bis zu 50 %) bei mittleren und hohen Lasten zulässt. PFO zeigt niedrigere Emissionen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen (THC, -98.3 %) und Kohlenstoffmonoxid (CO, -94.6 %) als PCO. Die Rußemissionen sinken in beiden Fällen. Die Kombination interner und externer AGR erlaubt eine Reduktion der Stickstoffoxid-Emissionen auf ähnliche Werte bei beiden Brennverfahren. Bei PCO zeigt die Zugabe von AGR außerdem Vorteile bei THC (-73.5 %) und CO (-62.9 %). Der effektive Wirkungsgrad kann um bis zu 8.6 % (absolut) gesteigert werden.