Wasserstoffmotor erreicht Spitzenwirkungsgrad

12. März 2009, 21:03
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Neues Brennverfahren kombiniert die Stärken von Otto- und Dieselmotorkonzepten

Graz - Wirkungsgrade auf dem Niveau der besten Turbodieselmotoren erreicht ein Wasserstoff-Brennverfahren, an dessen Entwicklung Ingenieure der Technischen Universität Graz beteiligt waren. Das neu entwickelte Brennverfahren kombiniert die Stärken von Otto- und Dieselmotorkonzepten und erreicht einen Wirkungsgrad von rund 42 Prozent, meldete die TU Graz am Donnerstag.

Wasserstoff steht als schadstoffarme Alternative zu Benzin und Diesel bei Autoherstellern hoch im Kurs. Seit dem Jahr 2001 werden beispielsweise von der BMW Group Forschung und Technik in Zusammenarbeit mit dem Grazer Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik der Gemischbildungsprozess und das Brennverfahren mit Wasserstoff-Hochdruck-Direkteinblasung an Einzylinder-Forschungsmotoren untersucht und weiterentwickelt. Dabei wird unter sehr hohem Druck gasförmiger Wasserstoff direkt in den Brennraum eingeführt und erst dort mit dem Luftsauerstoff gemischt.

Forschungsziel

Ziel ist es, den Benzinmotor hinsichtlich spezifischer Leistung sowie den Dieselmotor hinsichtlich Drehmoment und Wirkungsgrad zu übertreffen. Im Rahmen des vom Verkehrsministerium geförderten A3-Projektes "H2BVplus" ist es nun gelungen, einen monovalenten Wasserstoffmotor (d. h. für reinen Wasserstoffbetrieb optimierten Einzylinder-Motor) mit diesel-typischer Geometrie zu entwickeln. Dabei bauen die Ingenieure auf das gemeinschaftliche EU-Projekt "HyICE" auf, in dem schon höchste spezifische Leistungen von bis zu 100 Kilowatt pro Liter Hubraum für ein ottomotorisches Wasserstoff-Brennverfahren nachgewiesen wurden.

Die BMW-Ingenieure entwickelten nunmehr auf Basis eines serienmäßigen Dieselmotors einen neuen Zylinderkopf für den Wasserstoffbetrieb. Der Brennraum wurde gemeinsam mit der TU Graz mittels numerischer Strömungssimulation ausgelegt. Bei Gasmotoren mit innerer Gemischbildung sind die Injektoren Schlüsselkomponenten. Die für die Hochdruck-Direkteinblasung speziell weiterentwickelten Hochdruckinjektoren für Drücke bis zu 300 bar lieferte die im Bereich der Kompressor- und Antriebstechnik tätige Hoerbiger ValveTec GmbH in Wien.

Mehrere Testläufe an den Prüfständen des Institutes für Verbrennungskraftmaschinen hätten ergeben, dass eine Kombination von Otto- und Diesel-Brennverfahren mit Oberflächenzündung und angeschlossener Diffusionsverbrennung in Bezug auf den Wirkungsgrad die ideale Lösung sei. (APA)

  • Der H2BVplus Wasserstoff-Forschungsmotor
    foto: tu graz/vkm

    Der H2BVplus Wasserstoff-Forschungsmotor

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