Untersuchung und Evaluierung von alternativen Otto-Kraftstoffen auf biogener Basis an einem 1-Zylinder-Forschungsmotor

Abstract

Das weltweit steigende Bedürfnis nach individueller Mobilität und die damit steigende Zunahme des Straßenverkehrs sind verbunden mit einem Anstieg der Treibhausgase. Für die zukünftige Energieversorgung ist daher die Erfüllung von Klimazielen, im speziellen die Reduktion von Kohlendioxid-Emissionen eine große Herausforderung. Der Einsatz von biogenen Kraftstoffen ist eine Möglichkeit, diese Emissionen zu reduzieren. Im ottomotorischen Bereich sind derzeit nur Ethanol und Ethyl-tertiär-buthyl-Ether (ETBE) als biogene Komponenten im Einsatz.<br />Jedoch ist ETBE wegen seines Produktionsprozesses maximal zu 47 % volumetrisch als Biokomponente anrechenbar.<br />Die Untersuchungen von alternativen, flüssigen Energieträgern für den ottomotorischen Betrieb wurden auf einem Motorprüfstand der Technischen Universität Wien am Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik (IFA) durchgeführt.<br />Einwertige Alkohole, Ether, synthetische Benzine (FCC-Benzin, BtL-Benzin) und andere Brennstoffe, die das Potenzial einer biologischen Herstellung in Zukunft haben werden oder bereits jetzt schon haben, gehörten zu den untersuchten Kraftstoffkomponenten.<br />Die Komponenten wurden zu Eurosuper ROZ 95 in Konzentration zu 10 %, 25 % und 50 % volumetrisch beigemischt. Einige unter ihnen kamen auch als reine Komponente ohne Beimischung von Eurosuper zum Einsatz. Die Versuche umfassten die Untersuchung des Verbrennungsverhaltens an der Teil- und Volllast mit Hinblick auf Eignung für den Fahrzeugbetrieb.<br />Ein umfassender Vergleich mit dem Referenzkraftstoff Eurosuper in Bezug auf Brennstabilität, Wirkungsgradsteigerungen und Emissionsverhalten wurde durchgeführt. Einige Energieträger zeigten dabei ein gutes Potenzial, in Zukunft als alternative Kraftstoffe eingesetzt zu werden.<br />

The growing need for individual mobility and the increasing growth of road traffic are associated with a rising concentration of greenhouse gas emissions. a A major challenge facing the world is meeting future climate targets in the terms of future energy supply, especially the reduction of carbon dioxide emissions. One way to reduce these emissions is the use of biofuels. Ethanol and ethyl-tertiary-butyl-ether (ETBE) are the only biogenic based fuels for SI engines which are currently in use. But due to its production process ETBE is only to a maximum of 47 percent by volume biological. The investigation of alternative, liquid fuels for SI engine operations were made on an engine test stand of the Institute for Powertrains and Automotive Technology (IFA) of the Technical University of Vienna. Monohydric alcohols, ethers, synthetic gasoline (FCC gasoline, BTL-gasoline) and other fuels, which have the potential of being made from biological materials or will be in the future, were among the investigated fuel components. The components were mixed to premium gasoline RON 95 in concentrations of 10, 25 and 50 percent by volume. Some of them were investigated as a pure component. The tests included the study of combustion behavior in the partial and full load with respect to suitability for the operation of vehicles. A comprehensive comparison with the reference fuel premium gasoline in terms of flammability, gains in energy conversion efficiency and emissions behavior was conducted. Some energy sources thereby showed a good potential to be used as alternative fuels in the future.