Für die Umsetzung der imIraftetoff gebundenen Energie inmechanisehe Energie hat der Verbrennungsablauf im Zusammenhäng mit dem Motorprozess grosse Bedeutung. Der Motorprozess und damit der Ablauf der Verbrennung muss -aber gesteuert werden. Entscheidend ist deshalb auch die Motorein-stellung.
4.1 Kraftstoff-Luft-Verhältnis
Die Verbrennung hängt in erster Linie vom Luftverhältnis X ab. Des ist aufgrund der Zündgrenzen sowie der Abhängigkeit der Zündtemperatur, des Zündverzuges und insbesondere der Verbrennungsgeschwindigkeit vomMi-schungsverhältnis nicht, anders zu erwarten.
4.1.1 Verhalten des Ottomotors
0,6 0,8 1 12 14 16 ,0,6 0,8 12 14 16
Luflverhöltnis A luilverhöHnis A
Abbildung 24:
«Einfluss des Luftverhältnisses auf Leistung und Kraftstoffverbrauch des Ottomotors [76]
Abbildung 25:
Einfluss des Luftverhältnisse auf die -Schadstoffe im Abgas des Otto-motors [8]
Im Bereich sehr kleinerX-Werte in der Nähe der oberen Zündgrenze ist das Gemisch schlecht zündfähig Und weist eine niedere Verbrennungsge-schwindigkeit auf. Das führt zu Zündaussetzern, unvollständiger Verbren-nung und schwachem Druckanstieg. Die Leistung ist in diesem Bereich un7 befriedigend, der spezifische Kraftstoffverbrauch hoch. Das Abgas kenn-zeichnet sich durch grosse Anteile an Kohlenmonoxid CO undunverbranntp Brennstoffteile, das heisst Kohlenwasserstoffverbindungen CriiHn aus.
Die grösstmögliche Energiemenge wird theoretisch mit dem stöchiometri-schen Kraftstoff-Luftverhältnis X = 1 in den Zylinder eingebracht. Diese Energie wird aber nur bei vollständiger Verbrennung frei, was praktisch im Motor unMöglich ist.
Die höchste Verbrennungsgeschwindigkeit von Benzin liegt zwar stärker im Magerbereich. Aber auch hier liegt sie noch hoch und hat hohe Temperatu-ren zur Folge. Bei hohen TemperatuTemperatu-ren ist jedoch die Dissoziation und da-mit der Leistungsverlust beachtlich und kann bi g
5 %
betragen. Die Durch-mischung des Kraftstoffes mit der Luft ist besonders bei flüssigen Kraft-stoffen nie vollkommen. Dadurch kommt bei der kurzen Verbrennungsdauer nicht aller Kraftstoff mit Sauerstoff in Kontakt. Ceberschüssige Luft braucht jedoch mehr Platz im Brennraum als übersöhüssiger Kraftstoff. Die praktisch beste Füllung und damit das Leistungsmaximum liegen diShalb bei Benzin iM Bereich von X= 0,8.Im Gasmotor ist eine homogenere Gemischverteilung möglich, und die höchste Verbrennungsgegchwindigkeit liegt näher beim chemisch optimalen Mischungs-verhältnis. Die Verbrennungstemperatur und damit die Dissoziationsverluste liegen allgemein tiefer als bei Benzin. Für Methan und Biogas wird deshalb die maximale Leistung nähe dem theoretisch optimalen Verhältnis erreicht.
Die Verbrennung kann bei Luftmangel natürlich noch nicht vollständig Beim.
der Anteil an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen im Abgas liegt noch verhältnismässig hoch. .
Die beste Kraftstoffumsetzung und damit der höchste Wirkungsgrad wird im leicht überstöchiometrischen Gebiet erzielt. Bei Benzinmotoren liegt der günstigste Bereich um X = 1,1; für Biogas wieder bei etwas höherem Luft-verhältnis, bei 1,2 bis 1,34
Klopfgrenze 16
4
-77—
Der Luftüberschuss ermöglicht eine nahezu vollständige Verbrennung, und, die in diesem Bereibh immer noch hohe Verbrennungsgeschwindigkeit verhilft zu einem günstigen Verbrennungsablauf. Kohlenmonoxid, und Kohlenwasserstoff-ausstoss sind gering. Ein optimaler Verbrennungsprozess ist aber immer mit hohen Temperaturen verbunden und führt bei genügend freiem Sauer-stoff unVermeidlich zur Bildung von Stickoxiden sie erreichen im Gebiet kleinen Luftüberschusses ihr Maximum.
Bei weiterer Abmagerung, also bei steigendenX,Werten nimmt die Verbren-nungsgeschwindigkeit weiter ab. Die Verbrennungstemperatur Una. die Stick-oxidbildung sink'en.Mit der Annäherung an die untereeändgrenze, das heisst an die grössten fahrbaren A-Werte, beginnen aber wieder Zündaussetzer,
schlechte Verbrennung und flacher Druckanstieg. Die Leistung, fällt wei-ter ab, der Krafts.toffverbrauch nimmt zu und im Abgas bind wieder mehr unverbrannte Kohlenwasserstoffe zu finden.
04 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,0
Luftverfflinis
Abbildung 26: Zündgrenzen und Klopfgrenze von Möthan in Abhängigkeit vom Verdichtungsverhältnis und vom Luftverhältnis [62]
Zündtemperatur, Zündverzug und Verbrennungsgeschwindigkeit sind Kraft-etoffgrössen,die eng mit der Klopffetigkeit zusaMmenhängen und durch
das Luftverhältnis ebenfalls beeinflusst werden. Auch das höchstmögliche Verdichtungsverhältnis ohne klopfende Verbrennung ist damit stark vom Luftverhältnig abhängig.
1,8
PPm
4.1.2 Verhalten des Dieselmotors
Der Dieselmotor kann nur mit Luftüberschuss gefahren werden, weil bei Luftmangel unvollständige Verbrennunerndt starker Rauchbildung auftritt.
0 3 4 6
Latverhanis A
Abbildung 27: Einfluss des Luftverhältnisses .auf Leistung, Verbrauch und Abgas-Schadstoffe beim Dieselmotor [45, 135]
In Richtung hoher ?-Werte ist von der Verbrennung her bei Kraftstoff-Direkteinspritzung in den Brennraum keine Grenze gesetzt.
Der tiefste spezifische Brennstoffverbrauch, also der beste Ebtorwirkungs-grad, wird bei Luftverhältnissen zwischen 1,4 und 2 erreicht: Die höch-ste Leistung liegt noch etwas näher beim stöchiometrischen Mischungsver-hältnis; die Grenze ist durch den maximal zuiässigen Rauch im Abgas ge-geben.
Mit zunehmendem Luftverhältnis sinkt die Leistung entsprechend dem Ge-mischheizwert. Der spelificlie BrennstOfverbrauch nimmt trotz etwa gleich-bleibendem thermischeeWirkungsgrad zu, weil sich die Gaswechsel- und Reibungsverluste relativ zur Leistung stärker bemerkbar machen.
-79-
Die Schadstoffbildüng verläuft mach ähnliChenZesetzen wie beim Ottomotor das ist aufgrund des Verbrennungsvorgangee:micht anders zu erwaiten. Ge-gen das Luftmangelgebiet steigt mit der zunehmenden Eauchbildung auch die Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidbildung.
Die stärkste Stickoxidbildung tritt wieder dort mil:, wo hohe Verbrennungs-temperaturen herrschen und gleichzeitig genügend Sauerstoff Zur Verfügung steht. Allerdings sind die Verbrennungstemperaturen im Kraftstoffstrahl nicht direkt vom Luftverhältnis abhängig. Die Stickoxidbildung nimmt des-halb .gegen grössereÄ-Werte nur wenig mehr als mit 8em Verdünnungseffekt ab, also weit weniger rasch als imoOttomotor'4
4.1.3 Verhalten des Zündstrählmotors
L'1 40
Abbildung 28: Einfluss des Luftverhälthisses auf Leistung, Verbrauch und Abgas-Schadstoffe beim Zündstrahlmotor [59, 109]
1m Zündstrählmotor läuft die Verbrennung. des Hauptkraftstoffes wie im Ottomotor ab. Der Betrieb im Luftmangelgebiet ist zum Teil ebenfalls mög-lich, weil der Zündstrahl noch genügend Sauerstoff vorfindet, um rauchfrei zu verbrennen. Die Abgaswerte bei niederen A-Werten sehen denen des Otto-motors sehr Abrlich. Die Leistungs-: und Verbrauchswerte übertreffen in diesem Bereich diejenigen des Dieselmotors.
Aber auch im Gebiet des Luftüberschusses kann der Zündstrählmotor gefah-ren werden. Dank der veglichen.mit einem elektrischen Zündfunkten - viel grösseren Energie des Zündstrahls ist bei genügender Zündölmenge der Be:-trieb durch die untere Zündgrenze des Gas-Luftgemisches nicht beschränkt.
Allerdings zeigt sich an den Schadstoffen fen »gas, dass der Hauptkraft-stoffin diesem Bereich unvollständig verbrennt. Die Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoffkonzentration steigt gegen die Zündgrenze stark an, er-reicht bei X-Werten um 2 ein Maximum und fällt dann etwa im selben Ver-hältnis wie der Kraftstoffanteil im unverbrannten Gemisch wieder ab. Of-fenbar wird in den Zonen ausserhalb der Zündstrahlen nicht alles Gemisch umgesetzt. Entsprechend schlechter als beim Dieselmotor verlaufen des-halb auch die Leistungs- und Verbrauchswerte.
Art und Mischungsverhältnis des Hauptkräftstoffes im Zündstrahlmotor be-einflussen den Zündverzug des Zündöls stark. Die Verzögerung der Entflam-mung erfolgt daher nicht proportional dem Luftverhältnis.
8- A
Methan 2
e‘
.0 1 2 3 4 6 7
Luftverhältnis X
Abbildung 29: Einfluss des Luftverhältnisses auf den Zündverzug von Die-selöl und verschiedenen Hauptkraftstoffen im Zündstrahlbe - 'trieb [59, 61]
4.2 Gemischtemperatur
Je tiefer die Gemischtemperatur, desto grösser die Gemischmasse und damit die Kraftstoffmenge, die in den Zylinder eingebracht werden kann. Mit sinkender Gemischtemperatur steigt deshalb die erzielbare maximAle Lei-stung.
Ausserdem liegt auch die Verdichtungsendtemperatur im gleichen Verhältnis der abäoluten Temperaturen tiefer. Dadurch laufen Vorreaktionen im Kraft-stoff träger ab, was zu einer Verbesserung der klopffestigkeit führt.
Methan
I
50 100 150 °C •
• Temperatur •
Abbildung 30: Einfluss der Gemischtemperatur auf die Klopfgrenze stöghio- ' metrischer Gemische von Prgpan bzw. Methan und Luft [91]
In dieser Beziehung istdie Verwendung von Gas aus Hochdruckflaschen vor-teiIhaft. Die starke Entspanäung des Gases bewirkt eine Abkühlung. Noch viel stisker iEit natürlich die Kühlwirkung von Flüssig-Methan, das bei Teeeraturen bis -1620 C gelagert werden muss. Ansaugluft von 20(1 C kann bei stöcbiometrischemMischungsverhältnis dadurch bis auf -260 C abgekühlt werden [61].
Mit .abnehmender Temperatur wird der Zündverzug grösser. Rauch und Stick-oxidbildung im gündstrahlmotor nehmen mit sinkender Temperatur ab; der Hanptbrennstoff verbrennt jedoch im Teillastgebiet schlechter, wodurch vermehritohlenmonoxid gebildet'wird;und Kraftstoff unverbrannt den, Motor verlässt.
4.3 Zündzeitpunkt, Einspritzbeginn
Im Sinne einer Annäherung an den Gleicbamumprozess mit möglichst guter Kraftstoffausnützung muss die Zündung so erfolgen, dass im oberen Tot-punkt ein Möglichst steiler Druckanstieg erzielt wird. Mit Rücksicht auf den Zündverzug und die endliche Verbrennungsgeschwindigkeit führt dies zu.
'einem Zündzeitpünkt bzw. Einspritzbeginn vor dem oberen Totpunkt.
Mit früherer Zündung wird der Gang des Motors 'härter und, der Spitzendruck höher. Gleichzeitig steigt auch die Verbrennungstemperatur„ was unvermeid, lich vermehrte Stickoxidbilengndt sich bringt. Im Otto-: und Zündstrahl-motor können die höheren Spitzendrückm zu klopfender Verbrennung führen.
Späte Zündung ergibt einen flacherenDruck- und Temperaturverlauf. Der Verbrennungswirkungsgrad sinkt, der spezifische Kraftstoffverbrauch steigt, und die schlechtere Ausnützung der Wärmeenergie im Zylinder hat ein An-steigen der Auspufftemperatur zur Folge.
Zündzeitpunkt vor OT
• Abbildung
Einfluss des Zündzeitpunktes auf die Leistung, das Drehmoment, den Kraftstöffverbrauch und die Abgas-temperatur des Erdgas-Ottomotors MAN Q 0846 [133]
ZOndzedpunkt vor OT Abbildung 32:
Einfluss des Zündzeitpunktes auf die Abgaskomponenten des Erdgas-Ottomotors MAN Q 0846 [133]
Zündstrahlbetrieb Einspritzbeginn vor OT
25 30 °KW 35 Einspraibeginn vor OT
Ä e s.
Tth •
Abbildung 33: • Abbildung 34:
Hinfluss des Einspritzzeitpunktes auf Einfluss des Einspritzbeginns auf das maximale Luftverbgltnis für .klopf- die 'Leistung bei Diesel- und Erd- freien Betrieb, den thermischen Wir- gasbetrieb eines 3-Zylindet-gwei- kungsgrad, den Druckanstieg, den • stoffmotnrs mit 1090 cm3 Hubraum Zünddruck und den Zündverzug des [30]
Gardner 1- Zyl inder- Wilds tiablmo tors [63]
Einfluss des Förderbeginns auf die 20 Abgaskomponenten des Dieselmotors
iercedes OM 407 [129]
C,,Hr,
10 15
Einspritzbeginn vor 01
4.4 Zündenergie
4.4.1 Funkenzündung
Die Energie des Zündfunkens bestiämt die praktischen Zündgrenzen im Mo-tor.
So ist der Betrieb von Benzimmotoren mit Luftverhältnissen über 1,1 oder von Methan-Ottomotoren mit Luftverhältnissen über 1,4 - was in bezug auf das Abgas interessant wäre - nür mit grösseren Elektrodenabständen und entsprechend höherer Zündspannüng, also mit grösserer Zündenergie mög-lich [39].
Auch mit grösserem Verdichtungsverhältnis wird durch die zunehmende Luft-dichte, der Widerstand an der Zündkerze grösser. Obwohl aufgrund der Klopf-festigkeit Biogas-Ottomotoren mit Verdichtungsverhältnissen bis =18 betrieben werden könnten, ist die Verdichtung praktiseh durch die Lei-stungsfähigkeit der heute zur Verfügung stehenden Zündanlagen auf Maxi-malwerte von = 14 bis 15 beschränkt; dies inebesofidere,wentmit Rück-sicht auf die Schadstoffe im Abgäs imMaeerbereiCh, das heisst mit X-Wer- _ten von 1,3 bis 1,5 gefahren werden soll [133].
-
4.4.2 Flammenzündung
Zündstrahlmototen werden vor allem eingesetzt, um flüssige Kraftstoffe ein-zusparen. Die Zündölmenge wird deshalb so klein wie möglich gehalten.
Der Betrieb eines 1-Zylinder-Motors mit 1,56 1 Hubraum und einem Ver-dichtungsverhältnis von 11,6 : 1 ist bei nahezu stjalemetrischem Mi-schungsverhältnis und bei einer Gemischtemperatur von 640 C mit einer
Zündölmenge von 1,5 % der total zugeführten Wärmeenergie bzw. 0,07 % der DieselVollastmenge noch knapp möglich [63, 65]?
Auch mit 3,7
%
der zügeführten.Wärmeenergie (2,5 % der Dieselvollastmenge) sind aber noch deutlich untere und obere Zündgrenzen gegeben.-85-
150
° C
Mischungsverhältnis
r
für beste Leistung . 100 0,3 kg/h; 12% der zugef. Wärme ; 8% Dieselvollast 0,4 kg/h; 16% der zugef. Wärme ;11%Oiesetvollost 0,5 kg/h; 20% der zugef. Wärme ; 14%0ieselvollas1 bezogen auf Ä=1 Abbildung 36: Zündgrenzen, Klopfgrenze und Mischungsverhältnis für beste- Leistung in Abhängigkeit der Temperatur bei einer Zündöl- menge entsprechend 2,5 % der Dieselvollastmenge e= 11,6 [63]
_Die obere Zündgrenze - bei kleinen X-Werten - liegt sogar gegenüber der-jenigen im Ottobetrieb wesentlich lieniger weit im Luftmangelgebiet. Bei Temperaturen unter 300 0 sind Gemische im fetten Bereich nicht mehr fähr- bar. .
Erst mit Einspritzraten über 5 % der total, zugeführten Wärmeenergie ist der. Betrieb ausserhalb der unteren Zündgrenze möglich. Aber auch hier ist die Verkeennung nöch sehr unvollständig, das zeigen die hohen
Kohlen-wassersteffkonzenträtionen im Abgas.
Abbildung 37: Einfluss des Luftverhältnisses und der Zündölmenge auf die Kohlenwasserstoffkonzentration im Abgas159, 61]
Bei ZündUmengen um 9 % der zugeführten Energie verlässt bei Luftverhält-nissen über X = 3 zirka die Hälfte des gasförmig zugeführten Kraftstoffes den Motor unverbrannt.
60 50.- 3 40
g730
-520
'E
10
<0
0 1 2 3 4, " 5 Luftverhältnis
Abbildung 38: Unverbranntes Methan in Abhängigkeit vom Luftverhältnis bei einer Zündölmenge von 9 % der zugeführtenMärmeenergie bei stöchiometrischem Verhältnis [59, .60, 61]
4.5 Drehzahl
Die Drehzahl bestimmt den zeitlichen Ablauf der Motorzyklen. Optimnie Ver-hältnisse liegen natürlich nur dann vor, wenn der vom Motor her gegebene Zeitablauf von Verdichtung, Expansion und Gaswechsel auf den-vom Brenn-stoff her zusammen mit der Motoreinstellung gegebenen Verbrennungsablauf abgestimmt ist.
Die Zeit für die Verbrennung hängt - wenn auch vom Motorzyklus beein-flusst - doch wesentlich von den Kraftstodeigenschaften ab und Wird bei steigender Drehzahl nur unwesentlich verkürzt: Eine .bestimmte Festlegung des Verbrennungsbeginnes ist dadurch nur für die betreffende Drehzahl optiT21. Bei höherer Drehzahl erfolgt der Druckanstieg zu spät, bei tiefe-rer Drehzahl zu früh. Mit zunehmender Dreizahl muss die Zündung allge-mein vorverstellt werden.
1-11gaS Benzin Flüssiggas
1000 2000 3000 4000 min- Merdrehzahl,
Abbildung 39: Einfluss de Drehzahl auf den Vorzündwinkel eines Chevro-let
550
CIDrMotors bei verschiedehen Eraftstoeen1383•
Im Dieselmotor wird allerdingg,mItsteigender Drehzahl der Zündyerzug-inZeiteinhei-4en gemessen. - wepengi9h,kleiner
t131,
womit sich Brennbe-ginn und DruckänAieg weniger stark verspäten. Ausserdem wird der Brenni-stoff -bei; höherer Drehzahl entsprechend raschereingespritzt. Der Die-selmotor benötigt ein Vprverstellen des Eihspritzbeginhes inviel
klei-nerem Masse. In der Praxis wird oft mit konstantem Förderbeginn gefahren.4.6 Last; Regelung
Drehmoment und Drehzahl eines Motors müsden , an den jeweiligen Bedarf der anzutreibenden Maschine angepasst werden können.. Der•Leietungsbedp-rf von Fahrzeugen , ände#,oft rasch - dassiltbesonders auch für Traktoren und Transpörter. ,Der Motor muss seine Leistung entäpreehend rasch nabhregeln können.
eeIestanpässuhg.beim Verbrephum9mbtor kann grundätzlich auf Zwei Ar-ten erfolgen:
kann bei gleibhbleibender Zylinderfüllung mehr oder weniger Krafts-toff .zugeführt. werden. Dasidemisch wird dadurch fetter oder magerer.Sän üricht
deshalb von Güteregelung oder Qualitätsregelung.
Das Kraftstoff-Luftvelhältnis, das heisst die 'Qualität des Gemisches, kann auch beibehalten werden; &anilines aber die Gemischmenge erhöht oder re-duziert bzw. gedrosselt werden. Man spricht in dieseM Fall von Drosselung oder Mengenregelung;
Drosselung ist natürlich mit Strömungsverlusten verbunden. Zudem dehnt sich aufgrund des reduzierten Druckes auf der Saugseite die Restgasmenge im Zylinder auf ein höheres Volumen aus und lässt weniger Platz für die Frischladung übrig [1,b].
4.6.1 Regelung des Ottomotors
Beim Ottomotor müssen diese leistungs- bzw. wirkungsgradmindernden Ein-flüsse der Drosselung zumindest zum Teil in Kalif genommen werden, weil bei Güteregelung das remisch bei kleiner Last zu mager und damit zünduzi-fähig würde.
Bei Methan bzw. Erdgas -Kder Biogas ist der fährbare Bereich gegenüber Benzin etwas erweitert. Die Maximalleistung wird mit ungefähr StüchioMe- trischem Verhältnis, also mit X= 1 erzielt. Iuftverhältnisse bis 1,5 . sind noch durchaus fährbar. Für leine Qualitätsregelung reicht dies nicht aus; die Korrektur des Mischungsverhältnisses kann jedoch zur An-passung des Motorverhaltens benützt werden.
Beim Traktor ist zum Beispiel - wie bei Fahrzeugen allgemein - mit sinkender Drehzahl ain grosser Drehmomentanstieg erwünscht. Das Motorverhalten kann in diesem Sinne günstig beeinflusst werden, wenn mit steigender Drehzahl das Gemisch abgemagert wird [171].
Otto-Gas,vtoren werden aber auch oft mit praktisch konstantemMischunge-yerhältnis, also mit reiner Drosselregelung gefahren.
Die Ansaugverluste nehmen bei konstanter Drosselklappenstellung im Quadrat dar Drehzahl Zu. Der Ottomotor verhält sidh dadurch beim Fahrzeugantrieb stabil und benötigt keinen besonderen Regler.
Um Ueberdrehzählen 'durch Fehlmanipulationen zu verhindern, können jedoch Drehzahlbegrenzer angebaut werden.
se von Versuchen mit Erdgas-Lastwagenmotoren [46].
kW
20 2000 4000 6000
Mot ordrehzahl
Abbildung 411
Kennlinienfeld eines Bezinmo-tors [84]
-F., 272 Es, 285 e 300 325 Tae— 380 j 475 2.680
-89-
HJ/kWh 30
10 20 30 kW 40
• Leistung
Abbildung 40:
Einfluss der Leistung auf•den spezifi-schen Kraftstoffverbrauch des Deutz D6207 Biogasträktors [17]
Da von Traktoren und Fahrzeugen sehr oft nicht die volle Leistung verlangt wird, ist der spezifische Kraftstoffverbrauch bei Teillast ein wichtiger Beurteilungsmassstab.
Bei einer Motordrehzahl von 1890 min-1 bzw. bei der Zapfwellennenndrehzähl von 540 min-1 leistet der Biogasträktor. Deutz D6207 maximal 37 kW. Der spezifische Energieverbrauch beträgt in diesem-Betriebspunkt 13,5 NJ/kWh.
Wird bei derselben Drehzahl vom Motor .nur 40 % Last gefordert, steigt der Verbrauch auf 20 NJ/kWh, das heisst um 50 %. Das ist mehr als bei einem Benzinmotor, bei welchem - wie Abbildung 41 zeigt - der Mehrverbrauch ge-geniiber Vollast bei 40% Last je nach Drehzähl 25 bis 40 % beträgt. Ver-gleichbare Werte sind auch mit Gasmotoren7erzielbar. Das zeigen Ergebnis-
Eine Teillast von 40 % entspricht Leertransporten oder leichten Arbeiten wie Heuwerben und Düngerstreuen. Bei schweren Arbeiten wie Tflügen, Mais-häckseln usw., bei 'welchen ungefähr mit 85% Last gefahren wird, ist hin-gegen noch praktisch kein Mehrverbrauch feststellbar. Das gilt audh für Benzinmotoren.
4.6.2 Regelung des Dieselmotors
Dieselmotoren arbeiten immer mit reiner Güteregelung. Sie sind auf dip Luftzahl Ä im mageren Bereich sehr unempfindlich.
Die Güteregelung erfolgt allgemein so, dass bei abnehmender Last die Ein-spritzzeit verkürzt wird. -Des hat eine kürzere Verbrennungszeit zueFolge, was an den Vergleichsprozessen gemessen, eine Verlagerung in Richtung Gleichraubverbrennung bit besserem Wirkungsgradbedeutet [86]. '
Luilverhältniv.
.. Kennlinienfeld des
1200 1600 2000 mirr1 DieseImotorä Ford Motordrehzahl . 4000 [I20]
Die Ansaugverluste sind durch den Wegfall der Drossel viel kleiner als im Ottomotor, was ebenfalls zum guten Teillastverhelten des Dieselmotors bei - trägt. Weil aber zuäem die Brennstoffpumpe mit zunehmender Drehzahl mit weniger Läckverlusten fördert, verhält 'sich der Dieselmotor unstabil. Ei-ne Lastreduktion führt zu eiEi-ner laufenden Steigerung der Drehzahl, die bis
203)
A. Maximale Leistung
2250 I 672 I 42,4 I 13;4« I 260 e.".. B. Leistung bei 540 min-1
1810 540 36,8 10,9 .246
C. Leistung bei 400 oi.n4
3001
14o."2 Drehzahl Leistung kW
zur Beschädigung des Motors führen kann, wenn nicht ein geeignetes Regel-organ oder die Bedienungsperson für eine Begrenzung sorgt. Eine Laststei-gerung anderseits kann einen Drehzahlabfall bis zum Stillstand bewirken.
Bei Motoren von Strassenfahrzeugen werden normalerweise nur Leerlauf-und Enddrehzahl (maximale Drehzahl) beschränkt. Träktormotoren arbeiten praktisch ausnahmslos mit Verstellreglern, die eine vorgegebene Motordreh-zahl einhalten können.
Der relativ geringe Teillastverbrauch ist ein wesentlicher Vorzug des Dieselmoors gegenüber Ottomotoren.
An einem Traktor mit demselben Motortyp, dessen Kennliniefifeld in Abbil-dung 42 dargestellt ist, wurde an der FAT in einem Traktoren-Schnelltest die ZaPfwellenleistung gemessen (Abbildung 43). TeillastPunkte wurden bei
• der für den Traktorbe trieb wichtigen Zapfwellennenndrehzähl von 540 min-1 und bei der Zapfwellendrehzahl 460 min l ermittelt'. Die entsprechenden Mo-tordrehzahlen betragen 1810 min:-1 bzw. 1340 4.11-1:
Bei Reduktion der Last auf 404 der zugehörigen Leistung auf der Voll- ' lastkurve stieg der Verbrauch bei. der Motordrehzahl Von 1810 min-1 von
246 g/kWh auf 279 g/kWh, also um 13 %. Bei der Motordrehzahl von 1340 min-1 betrug der Verbrauch bei Vollast 235 g/kWh, bei.40,% Last 261 0/414 und der Teillastmehrverbrauch
Abbildung 43: Motorkennlinien und Leistungsangaben für den Traktor Ford 4000 [29]
Die entsprechenden Werte im Kennlinienfeld von Abbildung 42 ergeben sogar.
noch etwas bessere Teillastverbräüche, was sich aus dem grösseren Lei-stungsverlust bei der Messung an der Zapfwelle erklären lässt.
4.6.3 Regelung des Zündstrählmotors
Mit dem Zündstrahlverfahren können ebenfalls extrem magere Gemische ge-zündet werden, was für die Güteregelung spricht. Der Zündstrahlmotor ist jedoch ein Ottomotor; magere Gemische verbrennen schleppend. Der thermi-sche Wirkungsgrad wird mit grösser werdendem Luftüberschuss im Vergleich zum Dieselmotor sdhlechter. Dame die Verbrennung im, Gemisch ausserhalb der unteren ,Zündgrenze nicht optimal abläuft, zeigen auch die Schadstoffe Im Abgas. '
Auch die Drosselung kann beim Zündstrahlmotot angewandt werden. Bei Fehr-zeugen,mit Gasgeneratoren ist sie sogar üblich und zweckmässig, -um durch den Unterdruck im Ansaugsystem üen Luftstrom durch den Generator und da-mit die Gaserzeugung aufrechtzuerhallen [76, 124]. .
Abgesehen von den unmittelbaren Verlusten. hat die Drosselung auch den Nachteil, dass die Absenkung. des Drückes die Zündbedingungen verschlech-tert. Der Zündstrählmotor reagiert darauf noch wesentlich empfindlicher als der Dieselmotor [63].
Ob der Einfluss der langsameren Verbrennungsgeschwindigkeit bei Gütere-gelung oder die Drosselverluste überwiegen, is in erster Linie eine Free der Brennraumgestaltung.
In einem Versuch mit Flüssiggas und Generatorgas in Stationärmotwen
In einem Versuch mit Flüssiggas und Generatorgas in Stationärmotwen