Innermotorische NOx - Reduzierung

Der sehr gute Wirkungsgrad der Großdieselmotoren resultiert vornehmlich aus den hohen Gastemperaturen während der periodischen Verbrennung im Zylinder. Dadurch sinken Kraftstoffverbrauch und CO2-Emission, allerdings steigern hohe Brennraumtemperaturen und Luftüberschüsse die Bildung von Stickoxiden (NOx) erheblich. Dieser Zielkonflikt - Wirkungsgrad gegen Umweltverträglichkeit - trat in den letzten Jahren bei Schiffsmotoren deutlich in den Vordergrund. Vor allem die strengen Auflagen für Kraftwerke und Straßenfahrzeuge verringerten die landseitigen Emissionen beträchtlich, so dass der relative Anteil der Schiffsantriebe an der globalen Luftverschmutzung anstieg. Daher strebt u.a. die International Maritime Organization (IMO) durch gesetzliche Regelungen eine deutliche Reduzierung der NOx-Emissionen an. Die nenndrehzahlabhängigen NOx-Grenzwerte werden voraussichtlich ab 2005 rückwirkend gelten.

Angesichts dieser zu erwartenden internationalen Abgas-Gesetzgebung und nationaler Regelungen sind Motorenhersteller, Werften und Reedereien bestrebt, die zukünftig noch verschärften Grenzwerte nur durch innermotorische Maßnahmen zu unterschreiten.

Es ist das übergeordnete Ziel dieses Projektes, die Gemischbildung und Verbrennung in einem modernen Viertakt- Schwerölmotor so zu optimieren, dass spezifische NOx-Emissionen von etwa 6 g/kWh (Zyklus E2) durch innermotorische Maßnahmen erreicht werden. Mit einem modernen mittelschnelllaufenden Viertaktmotor, dessen Zylinderdrücke auf ca. 250 bar gesteigert werden können, sollen in diesem Forschungsvorhaben wesentliche konstruktive und betriebliche Parameter, wie z.B. Ventilsteuerzeiten, Verdichtung und Einspritzintensität, sinnvoll und systematisch variiert werden. Unter Einsatz von Dieselöl und Schweröl wird durch Anpassung der Gemischbildung und Führung des Verbrennungsprozesses die NOx-Bildung minimiert. Prinzipbedingt werden die schlechten Verbrennungsbedingungen im Teillastbetrieb die schwierigste Hürde darstellen, so dass hier ein weiterer Schwerpunkt der Untersuchungen zu setzen ist.

• 6-07.030D
  Tinschmann, G.: Emissionsoptimierte Prozessführung in hochaufgeladenen Großdieselmotoren für Schwerölbetrieb, Technische Universität Hamburg-Harburg, 2004.
• 6-07.077V
  Rulfs, H.; Berndt, B.: Zwischenbericht: Untersuchungen zur innermotorischen Stickoxidminderung in mittelschnelllaufenden Viertakt-Schwerölmotoren, FVV-Heft R531, 2005.

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