Diese Umesterung der Pflanzenoele erforderte weitere
Prozessenergie, die die CO2-Bilanz der Pflanzenoele senkte. Eine Alternative war bis
jetzt ein Eingriff in die Einspritzung und die Brennraumgestaltung oder eine
Beschraenkung auf grossvolumige Vorkammermotoren. Eine Moeglichkeit zur Senkung
der Viskositaet ist die Erhoehung der Kraftstofftemperatur. Diese Erhoehung der
Kraftstofftemperatur ist fuer das Verfluessigen der Pflanzenfette, sowie auch fuer die oele
im Winter, von vornherein noetig. Bei den untersuchten Pflanzenkraftstoffen lag die
kinematische Viskositaet erst bei 110°C im Bereich von Dieselkraftstoff bei 20°C. Fuer
die Untersuchung des Temperatureinflusses wurde der Kraftstoff ausgewaehlt, der
beim Kraftstoffvergleich die besten Ergebnisse erzielt hatte (Soja-oel).
Einfluss der Kraftstofftemperatur auf den Wirkungsgrad
Um den Temperatureinfluss auf das Leistungs- und Wirkungsgradverhalten zuueberpruefen, wurden Messreihen bei 50°C-100°C Brennstofftemperatur gefahren.
Diese wurden bei den Laststellungen 50%, 67%, 84% und 100% durchgefuehrt. Die
Ergebnisdiagramme liegen im Anhang E bei. In den Teillastbereichen 50%, 67% und
84% waren grosse Schwankungen in den gemessenen Daten festzustellen. Diese
Messfehler nahmen mit der Hoehe der Laststellung ab. Die Erklaerung fuer diese
Abweichung ist die lange Durchlaufzeit des Volumenstrommessers. Fuer den
Zeitraum von bis zu einer Minute musste die Leistung und die Drehzahl konstant
gehalten werden. Dies gelang nur innerhalb eines Fensters. Je hoeher die
Laststellung wurde, desto geringer wurde der Schwankungsbereich im Zusammenhang
mit der geringeren Durchlaufzeit.
Die Messergebnisse lassen sich in zwei Bereiche unterteilen, Teillast und Vollast.
Die im Teillastbereich erzielten Ergebnisse von 50%, 67% und 84% unterschieden
sich nur im Schwankungsbereich. Hierbei zeichnete sich ein optimaler Bereich
zwischen 60°C und 70°C ab, wo die Wirkungsgrade des Motors am Besten waren.
Dass die besten Wirkungsgrade sich nicht bei den hoechsten Temperaturen
eingestellt hatten, kann wie folgt begruendet werden.
Durch die Erhoehung der Kraftstofftemperatur sinkt die kinematische Viskositaet, was
fuer die schnellere Verdampfung, sowie fuer eine bessere Zerstaeubung gut ist. Diese
niedrige Viskositaet hat aber bei diesem Fahrzeug zur Folge, dass der Kraftstoff
schneller durch die Ausgleichsbohrung stroemen kann und somit der Pumpeninnendruck
faellt. Dieser niedrigere Druck bewirkt ueber den druckgesteuerten
Spritzversteller, dass der Einspritzbeginn sich in Richtung spaeter verstellt. Die
Vorteile, die der heissere Kraftstoff, bezogen auf den kuerzeren Zuendverzug hat,
koennen sich durch den spaeteren Einspritzbeginn aufheben und sogar in Nachteile
umgewandelt werden. Dieses erklaert, dass der optimale Betriebspunkt im
Teillastbereich nicht wie erwartet bei der hoechsten Temperatur liegt, sondern
zwischen 60°C und 70°C.
Im Vollastbereich ergab sich, dass mit zunehmender Temperatur auch der
Wirkungsgrad anstieg. Diese Abweichung zum Teillastbereich erklaerte sich
folgendermassen:
Der Motor ist im Vollastbereich fuer Dieselkraftstoff, fuer ein Luftverhaeltnis l von
ungefaehr von 1,2 ausgelegt. Durch die Verwendung von Pflanzenkraftstoffen und
deren hoehere kinematische Viskositaet und den daraus resultierenden geringeren
Leckverlusten, erhoehte sich die Kraftstoffzufuhr. Diese erhoehte Kraftstoffzufuhr hatte
zur Folge, dass das Luftverhaeltnis l sank und der Motor nicht mehr im optimalen
Bereich arbeitete. Durch die Erhoehung der Kraftstofftemperatur sank die
kinematische Viskositaet und die Leckverluste stiegen. Weiterhin sank mit der
Erhoehung der Kraftstofftemperatur die Dichte des Kraftstoffes, was eine geringere
Energiedichte des eingebrachten Kraftstoffes zur Folge hatte. Diese geringere
Energiedichte erhoehte wiederum das Luftverhaeltnis l so, dass sich der Motor wieder
seinem Auslegungspunkt von l=1,2 naeherte. Zusammen mit diesem beschriebenen
Vorteil fuer heisse Kraftstoffe und denen beim Teillastbetrieb beschriebenen Vor- und
Nachteilen ergab sich fuer den Vollastbetrieb eine Verschiebung des optimalen
Betriebspunktes in die hoechsten untersuchten Temperaturen.
Schwaerzungszahl
Bei der Schwaerzungszahl waren die Messergebnisse aehnlich wie beim Wirkungsgrad.
Auch hier liessen sich die Ergebnisse in die zwei Bereiche Teil- und Vollast einteilen.
Im Teillastbereich zeichnete sich, wie bei der Wirkungsgradbestimmung, ein
optimaler Temperaturbereich von 60°C - 70°C ab. Auch im Vollastbereich widersprachen
sich die Ergebnisse von Wirkungsgrad und Schwaerzungszahl nicht. Die
besten Ergebnisse wurden auch hier bei der hoechsten Temperatur von 100°C erzielt.
Wiederum wurde auch hier beobachtet, dass die Schwaerzungszahlen bei den
Messungen mit Pflanzenoel zum Drehzahlbereichsende abnahm.
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