Biokraftstoffe verlangen neue Motoren

Erdgas- und autogasbetriebene Fahrzeuge stoßen weniger Kohlendioxid (CO2) aus als benzin- und dieselgetriebene. Der Einsatz der alternativen Kraftstoffe verlangt jedoch nach angepassten Motoren. Nur mit ihnen lassen sich die Vorzüge der neuen Kraftstoffe voll nutzen. Auch die Normen für die alternativen Kraftstoffe müssen neu definiert werden. Darüber hinaus sind die Materialien für Katalysatoren den neuen Kraftstoffen anzupassen. Zu diesen Ergebnissen kommt die Frühjahrstagung der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V (FVV).

Ein Verbrennungsmotor stößt rund 25 Prozent weniger Kohlendioxyd (CO2) aus, wenn er mit Erdgas statt Benzin betrieben wird. Diesen Vorteil verdankt er dem Methan, dem Hauptbestandteil des Erdgases. Gelangt jedoch unverbranntes Methan in die Abgase, schadet das der Umwelt enorm. Methan ist nämlich zwanzigmal klimaschädlicher als CO2. Motorenentwickler müssen daher dafür sorgen, dass Methan vollständig verbrennt oder im Katalysator neutralisiert wird. Das ist nach neuesten Forschungen in hohem Maße von der Art und Menge weiterer Schadstoffe im Abgas abhängig.

In ungünstigen Fällen kann unverbranntes Methan zur raschen Alterung des Katalysators führen. Er verliert damit seine Fähigkeit zur Reinigung der Abgase. Die Motorenentwicklung stehe daher vor der Aufgabe, Katalysatorenmaterialien zu entwickeln, die auf den Erdgasbetrieb abgestimmt sind.Dieselmotoren bedürfen ebenfalls der gezielten Forschung, wenn sie mit Biodiesel betrieben werden. Auch bei ihnen besteht die Gefahr, dass Fremdstoffe die Wirksamkeit des Abgaskatalysators mindern. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Oberfläche des Oxidationskatalysators bis zu 75 Prozent abnehmen kann. Bisher waren dafür aufwändige Langzeituntersuchungen nötig. Forscher der Universität Leipzig haben einen erste Schritt für einen Schnelltest entwickelt.Auch der Betrieb mit dem Autogas LPG (Liquefied Petroleum Gas) verlangt eine bessere Abstimmung von Motoren und Kraftstoff. Marco Günther von der RWTH Aachen hat ermittelt, dass die heutige DIN-Norm für Flüssiggas die Eigenschaften moderner Motoren nicht berücksichtigt. Deshalb könne das Potenzial des Autogases nicht voll ausgeschöpft werden. Verfügt das Gas über einen hohen Propangasanteil, könne die Verdichtung des Motors erhöht werden. Das wiederum führe zu einer Verbrauchssenkung von bis zu 26 Prozent. Er schlägt deshalb einen neuen Kennwert vor – die Methanzahl und einen Propangehalt von mindestens 40 Prozent.

Wissenschaftler der TU Graz und der TU Wien haben erforscht, dass die gängige Norm für die Klopffestigkeit, die Motoroktanzahl (MOZ), einer Ergänzung bedarf. Sie sei wenig aussagefähig, wenn alkoholhaltige Biokraftstoffe in modernen Ottomotoren mit Direkteinspritzung und Abgasturboaufladung eingesetzt würden. Der Grund? Die MOZ berücksichtigt nicht die Unterschiede zwischen Biokraftstoffen und Benzin beim Verdampfen. Die Forscher schlagen deshalb ein neues Prüfverfahren vor. Dabei soll in einem Direkteinspritzer geprüft werden, welche Verdichtung mit einem Biokraftstoff möglich ist, ohne dass der Motor „klopft“, also zu Selbstentzündungen neigt. Das Ergebnis nennen sie die Direkteinspritz-Oktan-Zahl (DOZ).