Wasserstoffmotor mit höchstem Wirkungsgrad
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Das Brennverfahren
Das Brennverfahren
Das neue Brennverfahren kombiniert die Stärken von Otto- und Dieselkonzepten unter Ausnutzung der günstigen Verbrennungs-Eigenschaften von Wasserstoff und erreicht somit Effizienzwerte, die einem Vergleich mit den modernsten Turbodieselmotoren mühelos standhalten. Die Forscher stützten sich bei ihrer Entwicklungsarbeit auf das gemeinschaftliche EU-Projekt »HyICE«, in dem schon Leistungen von bis zu 100 kW pro Liter Hubraum für ein ottomotorisches Wasserstoff-Brennverfahren nachgewiesen werden konnten.
Für den Wasserstoffmotor enwickelten die Ingenieure von BMW Forschung und Technik entwickelten einen neuartigen Zylinderkopf auf Basis eines serienmäßigen Dieselmotors. Hierfür wurde der Brennraum des Motors gemeinsam mit der TU Graz mittels numerischer Strömungssimulation ausgelegt. Hoerbiger ValveTec konstruierte darauf aufbauend Hochdruck-Injektoren zur Direkteinblasung des Wasserstoffes in den Brennraum mit Drücken von bis zu 300 bar. Diese Injektoren wurden am Hydrogen Center Austria, das auch die Wasserstoffinfrastruktur bereitgestellt hat, getestet und vermessen.
Testläufe an den Prüfständen des Institutes für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik der TU Graz haben ergeben, dass eine Kombination von Otto- und Diesel-Brennverfahren mit Oberflächenzündung und angeschlossener Diffusionsverbrennung hinsichtlich Wirkungsgrad die ideale Lösung darstellt. Somit kann der gesamte Kennfeldbereich eines typischen Pkw-Motors abgedeckt und ein Wirkungsgrad auf höchstem Niveau erreicht werden.
Gleichzeitig konnte durch diesen Aufbau die spezifische Leistung sowie der Kraftstoffverbrauch minimiert werden. Das Brennverfahren erreicht bereits in einer frühen Konzeptphase Effizienzwerte von aktuellen Turbodieselmotoren mit einem Wirkungsgrad von maximal 42 Prozent. Außerdem rechnen die Forscher aufgrund des hohen Temperaturniveaus des Verbrennungsmotors damit, durch Nutzung der Abgaswärme weitere Wirkungsgradsteigerungen zu realisieren.
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