Einfluss des Motoröls Auf Verbrennungsanomalien bei Wasserstoffmotoren

Der Wasserstoffmotor wird zukünftig in den Bereichen Güter- und Personenmobilität sowie mobile Arbeitsmaschinen gewiß eine wichtige Rolle einnehmen. Neben Themen wie transienter, magerer Betrieb, Abgasnachbehandlung, Haltbarkeit von Komponenten spielen u.a. Motoröl-induzierte Verbrennungsanomalien eine wesentliche Rolle in der Entwicklung. Im Zuge mehrerer Projekte an Pkw- und Nfz-Wasserstoffmotoren wurde am Institut eine Methode entwickelt um möglichst einfach und effizient unterschiedliche Ölformulierungen hinsichtlich ihrer Neigung zu Verbrennungsanomalien (hauptsächlich Vorentflammungen) bewerten zu können. Dabei sollte sowohl die benötigte Ölmenge als auch die Versuchszeit minimiert werden. Die Umsetzung erfolgte anhand einer externen Zudosierung des Versuchsöles in den Ansaugkanal eines Zylinders. Somit gibt es bereits online durch den direkten Vergleich mit den übrigen Zylindern (ohne Öl-Eindosierung) eine Indikation hinsichtlich Neigung zu abnormaler Verbrennung. Die zudosierte Ölmenge wird dazu im Bereich entsprechend eines realen Öleintrages in den Brennraum variiert (z.B. Einfluss eines alterungsbedingten höheren Ölverbrauches).

Nachfolgendes Bild zeigt schematisch den gesamten Messaufbau. Neben einer Variation der Ölmenge ist auch eine Vorwärmung des Öls möglich. Die Einbringung soll dann relativ nah am Einlassventil für geringstmögliche Wandbenetzung erfolgen. Die Detektion von Vorentflammungen erfolgt anhand der Kraftstoffumsetzung (10-%- und 50-%-Umsatzpunkt) und des maximalen Zylinderdrucks (PMAX).

Im nachfolgenden Bild ist ein Vergleich zweier Ölproben dargestellt. Grundsätzlich beginnt jede Messung mit einer Vorkonditionierung (ohne Eindosierung), gefolgt von der Eindosierphase und einer abschließenden Nachkonditionierung (ohne Eindosierung). Wie im dargestellten Beispiel gut zu erkennen ist, beeinflußt die exakte Ölformulierung wesentlich die Anzahl von Vorentflammungen während der Eindosierphase. Mit dieser Methode lassen sich also gezielt unterschiedlichste Ölformulierungen rasch und effizient vergleichen und bewerten.