Wassereinspritzung in Hochleistungsgasmotoren

Die Entwicklung der gasmotorischen Verbrennung hat in den vergangenen Jahren zu immer höheren Nutzdrücken bei guten Wirkungsgraden geführt, so dass bei beiden Kenngrößen das Niveau guter Dieselmotoren erreicht werden konnte.

Begrenzende Faktoren für die Entwicklung solcher leistungsstarker Gasmotoren sind vor allem das Klopfverhalten und die Stickoxidemission.

Ziel der Untersuchung war es, durch eine Wassereinspritzung in den Brennraum positive Effekte zu erzielen, um neben den schon erwähnten Verbesserungen im Klopfen und in den Schadstoffen auch hohe Wirkungsgrade und gute Betriebsbedingungen bei noch höheren Milleldrücken zu erzielen. Die Untersuchungen erfolgten an einem fremdaufgelagerten 1-Zylinder-Forschungsmotor mit 13,6 l Hubraum und Vorkammerkerze im ungeteilten Brennraum. Es wurden Wasseranteile bis zu 40 % der Brenngasmasse bei Mitteldrücken von 16 bis 23,5 bar eingespritzt.

Als Hauptergebnisse sind zu nennen: starke NOx-Senkung, Wirkungsgradverbesserung bei gleicher NOx-Emission, Verbesserungen der Verbrennungsstabilität unter bestimmten Bedingungen bzw. des Abstandes zur Aussetzungsgrenze, völlige Unterdrückung des Klopfens bei hohen Mitteldrücken.

Die Nutzung der Ergebnisse ist in Richtung noch höherer Mitteldrücke von besonderem Interesse. Wirkungsgradsteigernde Maßnahmen, wie die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses oder der Gemischabmagerung sind möglich.