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Bestimmung der Auswirkung des Ethanolanteils auf motorrelevante Betriebsdaten auf der Basis von Prüfstandsdaten.

  • Ziel dieser Arbeit war es, Prüfstandsdaten dahingehend auszuwerten, wie sich Ethanolbeimischungen bei den motorrelevanten Betriebsdaten auswirken. Dazu wurden Prüfstandsläufe mit möglichst hohen sowie möglichst niedrigen Ethanolgehalten ausgewählt. Anschließend musste ausgewählt werden, welche zur Verfügung stehenden Daten motorrelevant sind und ausgewertet werden sollen. Da es mehrmals zu einem Versagen der Katalysatoren kam, wurde beschlossen ein Hauptaugenmerk auf die Abgastemperaturen vor dem Katalysator und in dessen Mitte zu legen. Weiterhin wurde festgelegt, dass die Drehmomentverläufe sowie der spezifische Verbrauch untersucht werden sollen. Für alle diese Untersuchungen war es zuerst notwendig, die Unterschiede zwischen Benzin und Ethanol herauszuarbeiten. Die Auswertung erfolgte im Anschluss in einer Erklärung der durchgeführten Versuche. Es zeigte sich, dass Ethanol nicht, wie vermutet, immer zu einer niedrigeren Abgastemperatur führt. Besonders bei Schubabschaltung sowie Drehzahlreduzierungen unter Volllast führte der höhere Ethanolgehalt zu deutlich erhöhten Temperaturen. Die genauen Unterschiede wurden genannt und Wirkungsketten für deren Entstehung gebildet. Die Defekte der Katalysatoren wurden in Zusammenhang mit der Verwendung von E25 gebracht. Hierdurch ergab sich, dass die höhere Viskosität von Alkohol im Vergleich zu Benzin als ein möglicher Grund für die höheren Temperaturen in der Mitte des Katalysators genannt werden kann. Als Abhilfe kann hier nur der Durchmesser der Kanäle innerhalb der Keramikmatrix vergrößert werden. Sollte dies nicht möglich sein, so kann auf die Verwendung von Metallkatalysatoren mit geringerer Zelldichte zurückgegriffen werden kann. Diese sind zum einen temperaturstabiler und zum anderen variabler in der Zelldichte. Bei der Problematik des zu geringen Öldrucks wurde darauf hingewiesen, dass höhere Kraftstoffmengen pro Arbeitstakt automatisch zu einem erhöhten Kraftstoffeintrag in das Schmieröl führen. Weiterhin wurden der niedrigere Dampfdruck und die höhere Verdampfungsenthalpie als Gründe für einen erhöhten Schmieröleintrag während der Warmlaufphase genannt. Die Untersuchung der Drehmomentverläufe ergab nicht die erwarteten Ergebnisse. Die Unterschiede zwischen E25 und E10 wurden als gering beziffert. Der Autor erwartete, bei einem auf E25 angepassten Motorkonzept, einen deutlichen Drehmomentzuwachs. Das Ausbleiben deutet auf eine unzureichende Anpassung des Steuergeräts hin. Es scheinen Kennfelder zu fehlen, welche für eine Verschiebung des Zündzeitpunktes Richtung früh genutzt werden können. In diesem Zusammenhang fielen auch die um über 50 Prozent erhöhten spezifischen Kraftstoffverbräuche bei Verwendung von E25 auf. Dies passt zur Hypothese einer unzureichenden Anpassung an höhere Ethanolgehalte im Benzin. Im letzten Teil der Arbeit wurde die Tauglichkeit eines Ethanolsensors für Methanolgemische untersucht. Als Ergebnis ergab sich ein positiver Ausgang der Machbarkeitsanalyse. Dieses erzielte Resultat bezieht sich allerdings nur auf die Nutzung am Prüfstand zur Untersuchung angelieferter fertiger Mxx-Mischungen. Die Schwäche des Sensors liegt im Messprinzip. Dieses ist sehr robust und genau, jedoch nur bei vorliegenden Gemischen von 2 Stoffen. Es können bei 3 oder mehr Substanzen keine Ergebnisse geliefert werden, da kein Rückschluss auf Anteile einzelner Komponenten möglich ist. Die hierfür benötigte Labormesstechnik ist jedoch sehr teuer und voluminös, weswegen hier ein Kompromiss zwischen Anspruch und Wirtschaftlichkeit getroffen werden muss. Dieser Kompromiss stellt sich jedoch erst, wenn es öfter zur Verwendung von Mxx-Mischungen kommt. Die vorliegende Arbeit liefert jedoch Ansätze über Möglichkeiten und Grenzen bei Verwendung des genutzten Sensors.

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Metadaten
Author:Tobias Abraham
Advisor:Helmut EichertGND, Steffen ZwahrGND
Document Type:Diploma Thesis
Language:German
Name:Kontec Motorenentwicklungsgesellschaft mbH
Nordstraße 38, 74219 Möckmühl / Züttlingen
Date of Publication (online):2015/01/29
Year of first Publication:2015
Date of final exam:2015/01/27
GND Keyword:Ethanol; Motor; Methanol; Prüfstand; Katalysator
Page Number:85 Seiten, 27 Abb., 6 Tab., 17 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Maschinenbau und Kraftfahrzeugtechnik (bis 2018)
Release Date:2015/01/29