"HyInnoICE" - Entwicklung eines Fahrzeugs mit hochinnovativem Wasserstoffverbrennungsmotor

Abstract

Im Projekt HyInnoICE wurde durch die Verbundpartner ein PKW-Fahrzeugmotor auf die Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff erforscht und entwickelt. Als Basisversuchsträger dient der Ford 1,5L Dragon GTDI Motor, der zunächst mit neuartigen Technologien (Direkteinblasung, variabler Ventiltrieb, variabler Abgasturbolader) ausgestattet wurde. Die damit mögliche zyklussynchrone Umschaltung von Gaseinblasung und Ventilsteuerzeiten erlaubt den dynamischen Betriebsartenwechsel zwischen stöchiometrischen und magerem Motorbetrieb. Neben der Motorkonstruktion inklusive der Auslegung des Brennverfahrens sowie der Auslegung des Aufladesystems wurde eine Motorsteuerung für den Betrieb mit Wasserstoff entwickelt und aufgebaut. Die anschließende Kalibrierung und Erprobung erfolgte sowohl am Motorprüfstand als auch im Fahrzeug. Abschließende Fahrbarkeitsuntersuchungen dienen der Validierung der Eignung des Systems. Mit der gewählten Motorkonfiguration lässt sich ein angemessenes Motorverhalten darstellen. Das Motorkennfeld erlaubt bei hoher Last bzw. Volllast stöchiometrischen und bei Teillast Magerbetrieb. Damit erzielt der Motor gute Wirkungsgrade von bis zu 35,5%. Zudem zeigt der Motor ein gutes Übergangsverhalten beim Umschalten zwischen den verschiedenen Betriebsbereichen ohne Drehmomentschwankungen und mit nur moderaten Lambdaausflügen. Im Fahrzeugbetrieb konnte die erzielte Kalibrierung übertragen und final validiert werden. Die Resonanz der Fahrer ist durchweg positiv. Die in HyInnoICE erarbeiteten Lösungsansätze wurden auf Basis eines Demonstrationsfahrzeuges erprobt und demonstriert. Hierdurch ist ein Gesamtsystem entstanden, welches für weitergehende Forschungsvorhaben sehr gut rüstet und eine gute Grundlage für die Erforschung zukünftiger, an die Basis anknüpfender Technologien bildet.