TransHyDE-Projekt UP4: Umsetzungsprojekt CAMPFIRE - Entwicklung eines NOx-armen kombinierten NH3-H2-Brennverfahrens am Einzylindermotor

Abstract

As part of subproject CF08_2.2, the combustion process for the combined use of ammonia and hydrogen is being designed.

In addition to the classical questions that arise in combustion system development, such as compression ratio, excess air ratio, and ignition timing for efficiency-optimized and low-emission energy conversion, additional parameters must be considered in this case. Injection valves or injectors must be selected and positioned in a targeted manner, and the mixing ratio of the two fuels to the air must be defined systematically.

For this work, a single-cylinder research engine from Liebherr Machines Bulle SA (LMB) with a displacement representative of marine engines is used. The additional infrastructure and measurement technology required for operation with ammonia and hydrogen will be adapted. After successful setup and commissioning of the single-cylinder engine with ammonia and hydrogen, a detailed investigation and optimization of the operating points required for ship operation will be carried out.

All these activities on the single-cylinder engine provide important new input data and preliminary work that will later be transferred at COIL to the full-scale engine, which is to be installed in the ferry in a subsequent project.

Im Rahmen des Teilvorhabens CF08_2.2 erfolgt die Auslegung des Brennverfahrens für kombinierte Nutzung von Ammoniak und Wasserstoff. Neben den klassischen Fragestellungen bei einer Brennverfahrensentwicklung, Verdichtungsverhältnis, Luftüberschuss und Zündzeitpunkt für eine wirkungsgradoptimale und schadstoffminimale Energieumsetzung, sind in diesem Fall zusätzliche Parameter zu beachten. Einblasventile, bzw. Injektoren müssen ausgewählt und zielführend positioniert werden. Das Mischungsverhältnis der beiden Brennstoffe zur Luft muss systematisch festgelegt werden.

Für diese Arbeiten wird ein Einzylinderforschungsaggregat der Firma Liebherr Machines Bulle SA (LMB) mit einem marinemotorentypischen Hubvolumen zur Verfügung gestellt. Die für den Betrieb mit Ammoniak und Wasserstoff zusätzlich benötigte Infrastruktur und Messtechnik wird adaptiert. Nach erfolgreichem Aufbau und Inbetriebnahme des Einzylinderaggregates mit Ammoniak und Wasserstoff erfolgt eine ausführliche Untersuchung und Optimierung der im Betrieb des Schiffes benötigten Betriebspunkte.

Alle diese Arbeiten am Einzylindermotor sind wichtige, neue Eingangsdaten und Vorarbeiten, die im späteren Projektverlauf am COIL auf den Vollmotor übertragen werden, der in einem Folgevorhaben in das Fährschiff eingebaut werden soll.