Einfluss der Steuerzeiten, der Brennraumgeometrie und des Brennverfahrens auf den Wirkungsgrad eines Gasmotors
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Diplomarbeit aus dem Jahr 2000 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Maschinenbau, Note: 1,0, Technische Universität Kaiserslautern (unbekannt), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:Die Bedeutung des Gasmotors als Stationärantrieb unterlag in den letzten Jahrzehnten deutlichen Veränderungen.Während des zweiten Weltkrieges kam es in Deutschland, aber auch in anderen europäischen Ländern verstärkt zu Umstellungen von Dieselmotoren auf Gasbetrieb. Die mangelnde Verfügbarkeit von Destillatkraftstoffen und ihre Substitution durch heimische Brenngase waren die eigentlichen...
Diplomarbeit aus dem Jahr 2000 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Maschinenbau, Note: 1,0, Technische Universität Kaiserslautern (unbekannt), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:
Die Bedeutung des Gasmotors als Stationärantrieb unterlag in den letzten Jahrzehnten deutlichen Veränderungen.
Während des zweiten Weltkrieges kam es in Deutschland, aber auch in anderen europäischen Ländern verstärkt zu Umstellungen von Dieselmotoren auf Gasbetrieb. Die mangelnde Verfügbarkeit von Destillatkraftstoffen und ihre Substitution durch heimische Brenngase waren die eigentlichen Gründe zu dieser Entwicklung. Zum Einsatz kamen vor allem Generatorgas aus Anthrazit, Koks oder Holz, daneben noch Flüssiggas, Leuchtgas, Erdgas und Klärgas.
Als Anfang der fünfziger Jahre kein Mangel an billigen Kraftstoffen auf Erdölbasis mehr bestand, büßten die Gasmotoren an Bedeutung ein. Erst mit der Verteuerung des Erdöles, verstärkt durch den Energieschock des Winters 1973/74, wurden Gasmotorenanlagen im Bereich der dezentralen Energieversorgung mit Kraftwärmekopplung auch in der Bundesrepublik Deutschland wirtschaftlich wieder interessant, zumal hier ein gut ausgebautes Erdgasversorgungsnetz vorhanden ist.
Vorteil dieser meist aus Nutzfahrzeug- oder Schiffsdieselmotoren hergeleiteten Gasmotoren gegenüber konventionellen Dieselaggregaten ist die geringere Geräusch- und günstigere Abgasemission und in vielen Fällen auch ein kostengünstigerer Kraftstoff.
Neben dem Erdgas werden heute verstärkt Klär-, Bio-, Deponie- und Kokereigase verwendet um Gasmotorenanlagen zu betreiben.
Mit Verabschiedung der TA-Luft im Frühjahr 1986 sind erstmals in der Bundesrepublik Deutschland strenge Grenzwerte für die Abgasemission von stationären Verbrennungsmotorenanlagen in Kraft getreten. Damit ist ein günstiges Schadstoffverhalten bei wirtschaftlichem Motorbetrieb zu einem der wichtigsten Entwicklungsziele der Motorenforschung und -entwicklung geworden.
In der vorliegenden Arbeit soll insbesondere die Wirtschaftlichkeit eines Gasmotors unter Einsatz besonderer Einlaß-Steuerzeiten, verschiedener Verdichtungsverhältnisse und Kolbengeometrien sowie zweier Brennverfahren getestet werden.
Das Ziel dabei ist es, eine Bauvariante zu finden, die einen möglichst hohen effektiven Wirkungsgrad bei Einhaltung der vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Schadstoffgrenzwerte besitzt.
Als Versuchsträger dient ein 12 Zylinder 4-Takt-Gas-Otto-Motor der Baureihe Deutz TBG 620.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Einleitung1
2.Der Gasmotor3
2.1Allgemeines und Historisches3
2.2Arbeitsprozeß des Hubkolbenmotors3
2.3Arbeitsverfahren des Gasmotors5
2.4Aufladung6
2.5Regelung und Gemischaufbereitung7
2.6Kraftstoffe für Gasmotoren8
2.7Klopfen9
2.8Abgasemissionen10
2.8.1Schadstoffarten10
2.8.2Schadstoffgrenzwerte13
2.9Kenngrößen des Verbrennungsmotors14
2.9.1Indizierter Mitteldruck14
2.9.2Leistungen14
2.9.3Wirkungsgrade16
2.9.4Spezielle Gleichungen für den Gasmotor18
3.Der Versuchsmotor TBG 62020
3.1Typenbezeichnung und Benennungen20
3.2Technische Daten des Serienmotors22
3.3Konstruktiver Aufbau23
3.4Gas-Luft-Mischer zur Gemischbildung24
3.5Zündung26
3.6Die Regelung des Motors26
4.Prüfstand und Messtechnik29
4.1Aufbau des Prüfstand29
4.2Leistungsbremse30
4.3Temperaturmeßeinrichtungen31
4.4Druckmeßeinrichtungen32
4.5Gasmengenmessung33
4.6Schadstoffmeßeinrichtungen35
4.7Auswertung der Messdaten36
4.7.1Druckindizierung36
4.7.2Meßwertverarbeitung36
4.7.3Kreisprozeßrechnung37
5.Veränderungen am Versuchsmotor im Gegensatz zur Serie39
5.1Hintergründe39
5.2Das Miller-Verfahren40
5.3Änderungen am Versuchsmotor41
5.3.1Steu...
Die Bedeutung des Gasmotors als Stationärantrieb unterlag in den letzten Jahrzehnten deutlichen Veränderungen.
Während des zweiten Weltkrieges kam es in Deutschland, aber auch in anderen europäischen Ländern verstärkt zu Umstellungen von Dieselmotoren auf Gasbetrieb. Die mangelnde Verfügbarkeit von Destillatkraftstoffen und ihre Substitution durch heimische Brenngase waren die eigentlichen Gründe zu dieser Entwicklung. Zum Einsatz kamen vor allem Generatorgas aus Anthrazit, Koks oder Holz, daneben noch Flüssiggas, Leuchtgas, Erdgas und Klärgas.
Als Anfang der fünfziger Jahre kein Mangel an billigen Kraftstoffen auf Erdölbasis mehr bestand, büßten die Gasmotoren an Bedeutung ein. Erst mit der Verteuerung des Erdöles, verstärkt durch den Energieschock des Winters 1973/74, wurden Gasmotorenanlagen im Bereich der dezentralen Energieversorgung mit Kraftwärmekopplung auch in der Bundesrepublik Deutschland wirtschaftlich wieder interessant, zumal hier ein gut ausgebautes Erdgasversorgungsnetz vorhanden ist.
Vorteil dieser meist aus Nutzfahrzeug- oder Schiffsdieselmotoren hergeleiteten Gasmotoren gegenüber konventionellen Dieselaggregaten ist die geringere Geräusch- und günstigere Abgasemission und in vielen Fällen auch ein kostengünstigerer Kraftstoff.
Neben dem Erdgas werden heute verstärkt Klär-, Bio-, Deponie- und Kokereigase verwendet um Gasmotorenanlagen zu betreiben.
Mit Verabschiedung der TA-Luft im Frühjahr 1986 sind erstmals in der Bundesrepublik Deutschland strenge Grenzwerte für die Abgasemission von stationären Verbrennungsmotorenanlagen in Kraft getreten. Damit ist ein günstiges Schadstoffverhalten bei wirtschaftlichem Motorbetrieb zu einem der wichtigsten Entwicklungsziele der Motorenforschung und -entwicklung geworden.
In der vorliegenden Arbeit soll insbesondere die Wirtschaftlichkeit eines Gasmotors unter Einsatz besonderer Einlaß-Steuerzeiten, verschiedener Verdichtungsverhältnisse und Kolbengeometrien sowie zweier Brennverfahren getestet werden.
Das Ziel dabei ist es, eine Bauvariante zu finden, die einen möglichst hohen effektiven Wirkungsgrad bei Einhaltung der vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Schadstoffgrenzwerte besitzt.
Als Versuchsträger dient ein 12 Zylinder 4-Takt-Gas-Otto-Motor der Baureihe Deutz TBG 620.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Einleitung1
2.Der Gasmotor3
2.1Allgemeines und Historisches3
2.2Arbeitsprozeß des Hubkolbenmotors3
2.3Arbeitsverfahren des Gasmotors5
2.4Aufladung6
2.5Regelung und Gemischaufbereitung7
2.6Kraftstoffe für Gasmotoren8
2.7Klopfen9
2.8Abgasemissionen10
2.8.1Schadstoffarten10
2.8.2Schadstoffgrenzwerte13
2.9Kenngrößen des Verbrennungsmotors14
2.9.1Indizierter Mitteldruck14
2.9.2Leistungen14
2.9.3Wirkungsgrade16
2.9.4Spezielle Gleichungen für den Gasmotor18
3.Der Versuchsmotor TBG 62020
3.1Typenbezeichnung und Benennungen20
3.2Technische Daten des Serienmotors22
3.3Konstruktiver Aufbau23
3.4Gas-Luft-Mischer zur Gemischbildung24
3.5Zündung26
3.6Die Regelung des Motors26
4.Prüfstand und Messtechnik29
4.1Aufbau des Prüfstand29
4.2Leistungsbremse30
4.3Temperaturmeßeinrichtungen31
4.4Druckmeßeinrichtungen32
4.5Gasmengenmessung33
4.6Schadstoffmeßeinrichtungen35
4.7Auswertung der Messdaten36
4.7.1Druckindizierung36
4.7.2Meßwertverarbeitung36
4.7.3Kreisprozeßrechnung37
5.Veränderungen am Versuchsmotor im Gegensatz zur Serie39
5.1Hintergründe39
5.2Das Miller-Verfahren40
5.3Änderungen am Versuchsmotor41
5.3.1Steu...
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