ENIAK

Entwicklung eines nichtmotorischen Injektor-Verkokungsprüfstandes für alternative Kraftstoffe

Kurzbeschreibung

Die homogene Kraftstoffeinspritzung durch Injektoren in Dieselmotoren ist eine entscheidende Voraussetzung für eine gleichmäßige und emissionsarme Verbrennung. Sie kann aber unter anderem durch die Verkokung der Injektoren beeinflusst werden, die vorwiegend bei der Verwendung einiger weniger kritischer Kraftstoffe auftritt. Insbesondere die Beimischung von Biodiesel, metallische Verunreinigungen und unerwünschte Wechselwirkungen zwischen Additiven und der Biodieselkomponente gelten als Ursachen für die Injektorverkokung. Die Verkokung von Injektoren kann neben einer Leistungsabnahme auch zu Betriebsstörungen der Injektoren in Form von Nachtropfen und Nacheinspritzung führen. Dies vermindert die Qualität der motorischen Verbrennung und führt zu einer Zunahme der Rohemissionen. Der Einsatz von Biodiesel beispielsweise führt zu einer erhöhten Injektorverkokung. Dieser Tendenz wird durch den Einsatz von Additiven zur Verkokungsminderung (Detergents) entgegengewirkt. Die Untersuchung der Verkokungsneigung von neuen regenerativen Kraftstoffen ebenso wie die Untersuchung potenzieller Additive zur Verkokungsminderung spielt daher eine wichtige Rolle für den störungsfreien Einsatz neuer biogener Kraftstoffe, deren einsatzspezifische Unterschiede gegenüber mineralölstämmigen Kraftstoffen vorab oftmals nicht vollständig bekannt sind oder nicht vollständig berücksichtigt werden können. Zwar wird auf absehbare Zeit die Zumischquote von Biodiesel bei 7 Vol.-% verbleiben, durch striktere Vorgaben bei neuen Abgasnormen steigen jedoch weiterhin die Anforderungen an die Einspritzsysteme, die verwendeten Kraftstoffe und die zugesetzten Additive. Auf der Seite der Einspritzsysteme sind kontinuierlich steigende Einspritzdrücke und weiterhin sinkende Lochdurchmesser in den Injektoren Maßnahmen, um diesen Anforderungen zu begegnen. Dies verschärft jedoch gleichzeitig die durch Injektorverkokung entstehenden Probleme und führt zu Belagsbildungen.

Arbeitsziele des Projekts

Ziel des Projektes ist der Aufbau eines Versuchsstandes zur schnellen Klassifizierung der Injektorverkokungsneigung von Kraftstoffen und die Entwicklung des entsprechenden Testverfahrens. Im Rahmen dieses Projektes soll daher eine alternative Prüfmethode geschaffen werden, mit der der Verkokungsgrad eines Injektors in einem nichtmotorischen Prüfstand zuverlässig charakterisiert werden kann. Dieser Prüfstand benötigt nur eine geringe Kraftstoffmenge, stellt niedrige Anforderungen an die vorhandene Infrastruktur und kann, durch Wechsel des verwendeten Einspritzsystems, in der Zukunft vergleichsweise flexibel an neuere Einspritzsysteme angepasst werden. Zudem ist der Aufbau eines abgewandelten Tests für Lkw-Motoren ohne großen Aufwand denkbar.

Arbeitsaufgaben OWI

Entwicklung einer geeigneten Testmethode und des dazu gehörigen Hardware-in-the-Loop-Prüfstands. Sie soll den Einspritzvorgang abbilden und durch Einsatz unterschiedlicher Einspritzdüsen, Temperaturprofile und Einspritzdrücke, die Bedingungen unterschiedlicher Motoren nachbilden können.

Durchführende Forschungsstellen

• AGQM Arbeitsgemeinschaft Qualitätsmanagement Biodiesel e.V. , Berlin
• ASG Analytik-Service Gesellschaft mbH, Neusäß
• ERC Emissions Reduzierungs Concepte GmbH, Buchholz i.d.N.
• OWI Oel-Waerme-Institut GmbH, Herzogenrath

Projektförderung

Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Verbraucherschutz, Berlin, über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Gülzow

Projektlaufzeit

Mai 2012 bis Oktober 2014

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Sebastian Feldhoff
Tel.: +49 (0)2407/ 9518-117
S.Feldhoff@owi-aachen.de