Grundlagen Gasmotoren Dr. DI Günther Herdin - Prof-ges.com

8.2. Regelungskonzepte:
8.2.1. Lambda=1:
Wie bei den Fahrzeugottomotoren ist es auch bei den Gasmotoren möglich, das
Gas/Luftgemisch stöchiometrisch einzustellen. Die Regelung erfolgt in gleicher
Weise mit Hilfe einer Lambda-Sonde im Abgasstrom. Um dem 3-Wege-Katalysator
die Möglichkeit der Reduktion der NOX-Emissionen zu geben, muss die Verbrennung
leicht unterstöchiometrisch bei ca. 0,997 erfolgen. Der einzustellende Arbeitsbereich
des Kraftstoff/Luftverhältnisses wird als Lambdafenster bezeichnet. Die Grenzen des
„Fensters“ werden durch den Anstieg der CO bzw. der NOX-Emissionen vorgegeben.
Im Laufe der Betriebsdauer wird dieser Regelbereich durch Alterungserscheinungen
des Katalysators immer kleiner. Aus thermischen Gründen werden die Lambda=1-
Motoren meist als Saugmotoren ausgeführt (pe = ca. 8 bar), als spezielle Bauart ist
die Version mit Abgasrückführung und Aufladung zu nennen. Mit der
Abgasrückführung werden die Bauteiltemperaturen und die Rohemissionen an NOX
gesenkt.
8.2.2. Magermotor Regelung mit Magersonde
In ähnlicher Weise wie bei den Lambda=1-Motoren ist eine Verwendung eines
speziellen Typs einer Lambdasonde, die bei einem Wert von oberhalb 1,6 ein
auswertbares Signal liefert, möglich. Für Stationärmotoren, die Betriebsdauern von
8.000 Bh per anno haben, ist dieses Konzept relativ kostspielig, da die Lebensdauer
der Sonde beschränkt ist und speziell bei Biogasanwendungen diverse Schadstoffe
(Cl, Si u.a.) die Funktion der Lambdasonde in kurzer Zeit negativ beeinflussen.
8.2.3. Brennraumtemperaturerfassung (TEM)
Von der Firma MWM wird ein Konzept eingesetzt, mit dem auf Basis einer Messung
einer repräsentativen Temperatur Brennraumvolumenelementes (siehe Abbildung
38) auf das Lambda rückgeschlossen werden kann. Es handelt sich dabei
keineswegs um die tatsächlich in dem Volumenelement vorherrschende Temperatur
sondern um einen sich aus dem Arbeitsspiel ergebenden Mittelwert. Es wird der sich
(z.B. bei Volllast) der ergebende Mittelwert der einzelnen Zylinder einer gemessenen
NOX-Emission zugeordnet und im Magermotorregler (TEM) abgespeichert. Bei
gleichen gemessenen Mitteltemperaturen wird davon ausgegangen, dass die
gleichen NOX-Emissionen von dem Motor emittiert werden. Als nachteilig ist eine
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