Zukünftige Leistungsziele für den H2-Verbrennungsmotor erfordern den stöchiometrischen Betrieb im oberen Lastbereich. Die Untersuchung verschiedener Verbrennungsluftverhältnisse hat gezeigt, dass die thermische Belastung im lambda=1-Betrieb deutlich höher als im Magerbetrieb ausfällt. Primäres Ziel muss es daher sein, die Prozesstemperatur während der Verbrennung zu senken. Möglichkeiten, wie dies in der Praxis am Motor umgesetzt werden kann, wurden untersucht. Die Verlagerung der Schwerpunktlage wird vor allem im Volllastbereich eingesetzt. Global betrachtet sinken Temperaturen und Wandwärmeverluste im Brennraum - die Klopfneigung nimmt ab. Mittels der Pyrometrie konnte jedoch ein Anstieg der Auslassventiltemperatur gemessen werden. Für den Wasserstoffbetrieb bedeutet dies einen Anstieg der Glühzündungsneigung. Weiteres Potenzial zur Senkung der Verbrennungstemperatur kann mittels Erhöhung des Inertgasanteils erreicht werden. Während über optimierte Steuerzeiten nur geringe Mengen internes Restgas realisiert werden kann, ermöglicht der Einsatz einer externen Abgasrückführung klare Vorteile. Der deutlich größere Spielraum bezüglich Menge und Temperatur des rückgeführten Abgases ermöglicht eine weit größere Absenkung der Brennraumtemperatur als es mit interner Speicherung möglich ist. Die Wandwärmeverluste konnten bis zu 40 % reduziert werden. Ein Vergleich der Messergebnisse mit Modellansätzen aus der Literatur zeigte teils deutliche Abweichungen. Eine klare Tendenz war allerdings für die beschriebenen Variationsparameter nicht erkennbar. Unterschiede in Verbrennungscharakteristik und Brennraumturbulenz werden als Grund für diese Abweichungen vermutet.

    Given the power and performance targets set for the H2 combustion engine, the engine must be run under stoichiometric conditions in the upper load range. The examination of various combustion air models shows that the thermal load in the lambda=1 mode is far greater than in the lean burn mode. The primary objective, therefore, must be to reduce process temperature during combustion. The study examined various ways of doing this in practice on the engine, a shift in the peak operating position serving to provide the necessary effects above all under full load. Overall, temperatures and wall heat losses in the combustion chamber are down, and the risk of knocking also decreases. Pyrometric measurements, however, showed an increase in the temperature of the exhaust valve which, when running on hydrogen, means a greater risk of uncontrolled ignition. A further way to reduce combustion temperature is to increase the share of inert gas: While optimised valve timing provides only small amounts of internal residual gas, external exhaust gas recirculation offers clear benefits. The far greater margin in varying the amount and temperature of the exhaust gas recycled, for example, allows a far great reduction of combustion chamber temperature than the reduction made possible by internal storage. Wall heat losses, for example, were down by up to 40 %. A comparison of the results obtained through measurement with model approaches presented in literature also shows significant deviations, although a clear trend was not to be found in the case of the variation parameters described. It is assumed that these deviations are attributable to differences in combustion characteristics and combustion chamber turbulence.


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    Title :

    Thermische Randbedingungen im Wasserstoffverbrennungsmotor


    Additional title:

    Thermal boundary conditions for a hydrogen Si-engine


    Contributors:
    Michl, J. (author) / Schenk, M. (author) / Rottengruber, H. (author) / Huhn, W. (author)


    Publication date :

    2008


    Size :

    15 Seiten, 11 Bilder, 2 Tabellen, 13 Quellen



    Type of media :

    Conference paper


    Type of material :

    Print


    Language :

    German , English