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FP6

INTELLECT D.M. — Ergebnis in Kürze

Project ID: 502961
Gefördert unter: FP6-AEROSPACE
Land: Deutschland

Umweltfreundlichere Magermotoren

Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) stehen oft gemeinsam als NOx - die Stickoxide - am Pranger bezeichnet, wenn es um Luftverschmutzung und Emissionen geht. Ein innovatives Projekt EU-finanzierter Forscher gipfelte in der Entwicklung umweltfreundlicherer Magermischmotoren, um die aus der Verbrennung von Kraftstoff resultierenden NOx-Emissionen zu reduzieren.
Umweltfreundlichere Magermotoren
Stickoxide sind Nebenprodukte von Verbrennungsreaktionen, wie sie etwa während der Zündung des Kraftstoffs in einem Automotor stattfinden. Insbesondere NO2 trägt zum bodennahen Ozon, dem Hauptbestandteil von Smog, bei und steht mit etlichen negativen Auswirkungen auf die Atemwege in Verbindung.

Die EU hat sich ehrgeizige Ziele gesetzt: man will die NOx-Emissionen bis 2020 um 80% reduzieren. Das Projekt "Integrated lean low emission combustor design methodology" - Intellect D.M. - ging an den Start, um neue Technologie für Verbrennungsmotoren auf Basis von Magerverbrennungtechnik, kombiniert mit geringen Emissionen und Effusionskühleinrichtungen, für magerere, umweltfreundlichere Motoren zu entwickeln.

Magermotoren verbrauchen weniger Kraftstoff für eine bestimmte Menge Luft. Mager bedeutet also, dass mehr Verbrennungsluft vorhanden ist, als für die Verbrennung des Kraftstoffs im Zylinder benötigt wird. Ein solcher Motor ist damit kostengünstiger im Kraftstoffverbrauch und setzt weniger Treibhausgase frei. Die höhere Drücke und Temperaturen verursachten jedoch eine Steigerung der NOx-Emissionen.

Das Forscherteam wollte nun die Vorteile des Magermotors bei gleichzeitiger Minimierung der NOx-Emissionen ausreizen. Magermotoren können, obgleich sie weniger Kraftstoff verbrauchen, die gleiche Leistung wie Standardbrennkraftmaschinen abliefern. Sie verbrennen den Kraftstoff auf effiziente Weise in einer Kombination von Luftverwirbelungen am Einlass und präziser Kraftstoffeinspritzung, was eine vollständigere Durchmischung von Kraftstoff und Luft nach sich zieht.

Die Forscher entwickelten ein KBE-Tool (Knowledge-based Engineering, KBE), das der Schlüssel zur Anwendung der mageren Designtechnologie mit geringem NOx-Ausstoß ist. Dazu gehörten eine Brennkammer, ein parametrischer Injektor, CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics, numerische Strömungsmechanik) und Optimierungen, die die Computerrechenzeit reduzieren. Turbomeca, ein französischer Hersteller von Gasturbinenmotoren, konnte die Resultate bereits einsetzen, um die Leistungsfähigkeit von NOx-armen Einspritztechnologien zur Anwendung in kleinen Gasturbinen zu verbessern.

Das Projekt Intellect D.M. leistete einen Beitrag zu einem wichtigen Modellierungs- und Simulations-Tool für den Entwurf von mageren Brennkammern mit geringen NOx-Emissionen, von dem aufgrund der Reduzierung von Entwicklungszeit und -kosten eine Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit der EU zu erwarten ist. Außerdem werden die neuen Brennkammern, mager und umweltfreundlich wie sie sind, besonders für den zunehmend ökologisch sensiblen Anteil der Verbraucher attraktiv sein. Turbomeca wird als eines der ersten Unternehmen die Projektergebnisse umsetzen - es wird allerdings sicherlich nicht das letzte sein.

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