Der emissionsarme Betrieb von Dieselmotoren erfordert aufwendige Maßnahmen zur Abgasnachbehandlung. Sauerstoffhaltige Brennstoffe vermindern die Rußemissionen des Motors, sodass innermotorische Maßnahmen effektiver wirken.
In diesem Projekt wurde das Potenzial der Absenkung von Rußpartikel- und CO2-Emissionen bei Dieselmotoren durch Beimischung sauerstoffhaltiger Brennstoffe (Oxygenate) zum Dieselkraftstoff untersucht. Eine besondere Rolle spielte hierbei die Suche nach alternativen Zusätzen neben Biodiesel, um beste Kraftstoffqualität und höchstes CO2-Verminderungspotenzial zu erhalten.
rechts: Verminderung der Rußemissionen mit verschiedenen Oxygenaten bei Mischungen mit unterschiedlichem Sauerstoffgehalt (Quelle: Technische Universität München, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen )
Ein ausgeprägter Zusammenhang zwischen Molekülstruktur und Zündwilligkeit von Oxygenaten wurde durch Vermessung einer großen Anzahl von Kraftstoffmischungen und reinen Oxygenaten aufgezeigt. Hierbei leistete die Entwicklung eines neuen Laborgeräts zur Cetanzahlbestimmung im Rahmen dieses Projekts maßgebliche Hilfe. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass die Rußpartikelemission mit der Ausnahme von Dimethoxymethan nur wenig von der Molekülstruktur der Oxygenatzusätze beeinflusst wird. Maßgebend war hier der Sauerstoffgehalt. Widersprüchliche Literaturangaben zur Wirkung von Oxygenaten wurden durch den erstmaligen, systematischen Einsatz eines kontinuierlichen Rußpartikelmessgeräts geklärt.
Als Versuchsträger für dieses Screening diente ein Heavy-Duty Einzylindermotor. Ausgewählte Kraftstoffe wurden an einem vergleichbaren Sechszylindermotor vermessen. Steigender Sauerstoffgehalt im Kraftstoff wirkte sich senkend auf die Rußemissionen aus. Dabei wurde ein annähernd linearer Zusammenhang zwischen dem Sauerstoffgehalt und der Rußreduktion ermittelt. Bei 11 % Sauerstoffanteil sank die Rußmasse bereits um ca. 70 %, während die NOx-Emissionen durch innermotorische Maßnahmen konstant gehalten wurden. Ein Kraftstoff mit 30 % Sauerstoffgehalt zeigte kaum noch nachweisbare Rußemissionen, und bei ca. 40 % Sauerstoffgehalt konnte der Dieselmotor sogar ohne Sauerstoffüberschuss rußfrei betrieben werden.
