Motorische Verbrennung von Erdgas-Luft- Gemischen mit Ladungsverdünnung durch rückgeführtes Abgas

Erdgas gilt als interessanter alternativer Kraftstoff für Verbrennungsmotoren mit dem Potential einer 25 % geringeren CO2-Emission im Vergleich zu flüssigen Kohlenwasserstoffen. Für Nutzfahrzeuge stellt der stöchiometrisch betriebene Gas-Ottomotor mit gekühlter Abgasrückführung (AGR) in Kombination mit dem Drei-Wege-Katalysator ein vielversprechendes Konzept dar, welches auch strenge Abgasnormen erfüllt. Der Einsatz von AGR ermöglicht eine moderate thermomechanische Motorbelastung, erhöht den Wirkungsgrad aufgrund geringerer Wandwärmeverluste und erlaubt die Ableitung des Gasmotors von einer bestehenden Dieselmotorgeneration basierend auf einer großen Gleichteilestrategie.
In der vorliegenden Arbeit wird die Erdgasverbrennung mit AGR im Rahmen einer gezielten Brennverfahrensentwicklung bewertet und erstmalig an einem optisch zugänglichen Forschungsaggregat charakterisiert. Der signifikante Einfluss der AGR auf die Entflammbarkeit und die laminare Brenngeschwindigkeit erfordert Maßnahmen zur Steigerung der Verbrennungsstabilität sowie der turbulenten Brenngeschwindigkeit. Das neu entwickelte Brennverfahren wird an einem 6-Zylinder-Motor realisiert und kommt in einer Serienanwendung für mittelschwere Nutzfahrzeuge zum Einsatz.