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% hoehere Leistung, als mit
Dieselkraftstoff, erzielt werden konnte. Dabei lagen die Leistungen mit den
Pflanzenoelen ueber 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 hoehere Dichte kompensiert. Aber selbst der volumetrische
Heizwert ist immer noch geringer, als der des Dieselkraftstoffes. Eine Erklaerung fuer
die hoehere Leistung kann in den geringeren Leckverlusten der Einspritzpumpe beim
Betrieb mit Pflanzenkraftstoff liegen. Diese geringeren Leckverluste beruhen auf der
wesentlich hoeheren kinematischen Viskositaet der pflanzlichen Kraftstoffe. Die
geringeren Leckverluste wurden auch durch den hoeheren gemessenen
Kraftstoffdurchfluss der Pflanzenoele bestaetigt. Dieser erhoehte Kraftstoffdurchfluss
ergab insgesamt eine hoehere Einspritzmenge pro Arbeitsspiel und damit eine hoehere
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 Verhaeltnis zwischen der gemessenen Leistung und der
indizierten Leistung. Der zur Berechnung der indizierten Leistung benoetigte
Volumenstrom wurde waehrend der Leistungsmessung mitbestimmt. Da keine
zuverlaessige Moeglichkeit zur Heizwert-Bestimmung der Pflanzenkraftstoffe vorlag
und auch die Literaturrecherche nur Heizwerte fuer Pflanzenoele 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 hoeheren 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 hoeher der Innendruck, desto frueher 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 Viskositaet, bei
bleibendem Bohrungsdurchmesser, an. Die kinematische Viskositaet hat somit
Einfluss auf den Einspritzbeginn. Fuer den Betrieb bedeutet das, dass die hoehere
kinematische Viskositaet der Pflanzenkraftstoffe einen frueheren Einspritzbeginn zu
Folge hat. Dieser fruehere Einspritzbeginn verbessert die Verbrennung der
Pflanzenkraftstoffe, da sie im Gegensatz zu Dieselkraftstoff einen groesseren Zuendverzug
haben. Der groessere Zuendverzug ist begruendet durch die hoeheren Siedetemperaturen
der Pflanzenkraftstoffe, durch die schlechtere Zerstaeubung und eine
niedrigere Cetan-Zahl. Die schlechtere Zerstaeubung ist Folge der hoeheren
kinematischen Viskositaet. Diese fruehere Einspritzung der Pflanzenkraftstoffe kann
eine Erklaerung fuer das Wirkungsgradverhalten im oberen Drehzahlbereich sein, wo
der Motor mit Dieselkraftstoff staerker im Wirkungsgrad abfaellt, als mit Pflanzenoel.
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