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Vergleich der Kraftstoffe

Der Vergleich der Messergebnisse der Pflanzenkraftstoffe untereinander und Dieselkraftstoff als Referenz.

Leistung und Wirkungsgrad

Leistungs-Kraftstoff-Vergleich

Bei den Rollenpruefstand-Untersuchungen wurden die fuenf verschiedenen Kraftstoffe und deren Einfluss auf die maximale Leistung untersucht. Grundsaetzlich liess sich feststellen, dass mit den pflanzlichen oelen eine bis zu 10% höhere Leistung, als mit Dieselkraftstoff, erzielt werden konnte. Dabei lagen die Leistungen mit den Pflanzenölen über denen der Pflanzenfetten. Die Leistung eines Motors ist von zwei Faktoren abhaengig. Erstens von der durch den Kraftstoff eingebrachten Leistung und zweitens der Faehigkeit des Motors diese indizierte Leistung umzusetzen. Die eingebrachte Leistung ist ein Produkt des Heizwertes, der Dichte und des Volumenstromes. Die pflanzlichen Kraftstoffe haben einen geringeren Heizwert als der Dieselkraftstoff. Dieser geringere Heizwert wird teilweise durch die höhere Dichte kompensiert. Aber selbst der volumetrische Heizwert ist immer noch geringer, als der des Dieselkraftstoffes. Eine Erklaerung für die höhere Leistung kann in den geringeren Leckverlusten der Einspritzpumpe beim Betrieb mit Pflanzenkraftstoff liegen. Diese geringeren Leckverluste beruhen auf der wesentlich höheren kinematischen Viskosität der pflanzlichen Kraftstoffe. Die geringeren Leckverluste wurden auch durch den höheren gemessenen Kraftstoffdurchfluss der Pflanzenöle bestaetigt. Dieser erhöhte Kraftstoffdurchfluss ergab insgesamt eine höhere Einspritzmenge pro Arbeitsspiel und damit eine höhere indizierte Leistung als beim Dieselkraftstoff. Der Unterschied zwischen den oelen und Fetten beruht auf zwei Faktoren. Grundsaetzlich haben Fette einen etwas geringeren volumetrischen Heizwert. Weiterhin besitzen die Fette weniger ungesaettigte Fettsaeuren und somit weniger reaktionsfoerdernde Doppelbindungen. Die Verbrennung ist aus diesem Grund mit den Fetten etwas schlechter.

Vergleich des Wirkungsgrades der verschiedenen Kraftstoffe

Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis zwischen der gemessenen Leistung und der indizierten Leistung. Der zur Berechnung der indizierten Leistung benoetigte Volumenstrom wurde wärend der Leistungsmessung mitbestimmt. Da keine zuverlaessige Möglichkeit zur Heizwert-Bestimmung der Pflanzenkraftstoffe vorlag und auch die Literaturrecherche nur Heizwerte für Pflanzenöle hervorbrachte, musste beim Wirkungsgradvergleich auf die Pflanzenfette verzichtet werden. Beim Betrieb mit Dieselkraftstoff hatte der Motor im unteren und mittleren Drehzahlbereich bei Vollast einen um bis zu 2%-Punkte höheren Wirkungsgrad. Im oberen Drehzahlbereich aber einen um 2%-Punkte niedrigeren Wirkungsgrad. Die bei diesem Fahrzeug verwendete Einspritzpumpe ist eine mechanische Verteilerpumpe der Firma Bosch. Diese Pumpe ist innendruckgesteuert [14]. Das bedeutet, dass der Innendruck der Pumpe den Spritzversteller, und damit auch den Einspritzbeginn, regelt. Je höher der Innendruck, desto früher ist der Einspritzbeginn. Die interne Foerderpumpe erzeugt einen drehzahlproportionalen Druck. Die Hoehe des Druckes, bei gleicher Drehzahl, wird durch eine Ausgleichsbohrung gesteuert. Der Innendruck steigt mit der kinematischen Viskosität, bei bleibendem Bohrungsdurchmesser, an. Die kinematische Viskosität hat somit Einfluss auf den Einspritzbeginn. Für den Betrieb bedeutet das, dass die höhere kinematische Viskosität der Pflanzenkraftstoffe einen frueheren Einspritzbeginn zu Folge hat. Dieser fruehere Einspritzbeginn verbessert die Verbrennung der Pflanzenkraftstoffe, da sie im Gegensatz zu Dieselkraftstoff einen groesseren Zündverzug haben. Der groessere Zündverzug ist begruendet durch die höheren Siedetemperaturen der Pflanzenkraftstoffe, durch die schlechtere Zerstaeubung und eine niedrigere Cetan-Zahl. Die schlechtere Zerstaeubung ist Folge der höheren kinematischen Viskosität. Diese fruehere Einspritzung der Pflanzenkraftstoffe kann eine Erklaerung für das Wirkungsgradverhalten im oberen Drehzahlbereich sein, wo der Motor mit Dieselkraftstoff staerker im Wirkungsgrad abfaellt, als mit Pflanzenöl.

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