[Back]

H. Pflaum:
"Potenzial von synthetischen Dieselkraftstoffen im motorischen Betrieb unter besonderer Berücksichtigung der Auswirkung alternativer Brennverfahren und Einspritzstrategien auf die Ruß- und Stickoxidbildung";
Supervisor, Reviewer: B. Geringer, H. Hofbauer; E315 Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik, 2010; oral examination: 2010-09-16.

With Hydrogenated Vegetable Oil (HVO) this work rates the influence of a substitute of synthetic Diesel fuels concerning different combustion processes as well as injection strategies such as homogeneous diesel combustion or particulate filter regeneration. To give consideration to increasing admixtures, besides the pure
alternative fuel, blends with 20% as well as with 50% HVO were investigated.
The synthetic diesel fuel HVO offers great potential to lower HC, CO and particulate emissions in the engine operation. During conventional diesel combustion the reduction of particulate emissions is dependent on the load point. Especially in low load conditions the high cetane number of the alternative fuel leads to a decreased ignition delay and thereby to poor mixture preparation. This fact causes a decrease of the reduction potential for particulate emissions of the alternative fuel in certain load ranges.
Especially high admixtures of HVO show a limitation in the load range for the homogeneous combustion process. As result of the high cetane number of the fuel an adequate delay of the ignition cannot be reached to produce a homogenization of the load. Simply the admixture of 20% does not cause any disadvantages compared to fossil Diesel concerning homogeneous combustion.
In the last chapter a rating of the different fuel blends regarding NOx and particulate limitations for future legislations like EU6, USA Tier 2 Bin 5 and Japan 2010 is carried out. The impact of HVO in combination with different injection strategies and combustion processes on particulate and nitrogen oxide emissions as well as on the efficiency behavior is demonstrated.

Diese Arbeit bewertet mit Hydriertem Pflanzenöl (HVO) den Einfluss eines Vertreters der synthetischen Dieselkraftstoffe auf verschiedene Brennverfahren und Einspritzstrategien wie der homogenen Dieselverbrennung oder der Dieselpartikelfilter-Regeneration. Um dem Einfluss steigender Beimischraten gerecht
zu werden, wurden neben dem reinen Alternativkraftstoff auch eine 20%- sowie eine 50%-Beimischung mit fossilem Diesel verglichen.
Der synthetische Dieselkraftstoff HVO zeigt deutliches Potenzial, HC-, CO- und Partikelemissionen im motorischen Betrieb zu reduzieren. Bei der konventionellen Dieselverbrennung ist die Absenkung der Partikelemissionen aber stark vom gewählten Lastpunkt abhängig. So führt die hohe Cetanzahl des Kraftstoffes vor allem bei niedrigen Lastpunkten mit hohen Beimischraten zu verkürztem Zündverzug
und damit zu verminderter Gemischaufbereitung. Diese Tatsache bedingt einen Rückgang des Partikelreduzierungspotenzials durch den Alternativkraftstoff in bestimmten Lastbereichen.
Für eine homogene oder teilhomogene Verbrennung zeigen vor allem hohe
Zumischraten von HVO eine deutliche Einschränkung im Betriebskennfeld bei höheren Lasten. Durch die hohe Cetanzahl des Biokraftstoffes kann hier keine ausreichende Verzögerung des Zündverzuges zur Homogenisierung der Ladung erzeugt werden. Lediglich eine geringe Beimischung von 20% führt zu keinerlei
Nachteilen gegenüber fossilem Diesel hinsichtlich (teil-) homogener Verbrennung.
Im letzten Abschnitt findet eine Bewertung der untersuchten Kraftstoffmischungen hinsichtlich von NOx- und Partikelgrenzwerten für zukünftige Abgasgesetzgebungen wie EU6, USA Tier 2 Bin 5 und Japan 2010 statt. Es wird aufgezeigt, welche Auswirkungen HVO auf die Partikel- und Stickoxidemissionen sowie das
Wirkungsgradverhalten für die untersuchten Einspritzstrategien und Brennverfahren hat.