Einsatz von Turbo Kompressoren in der Kurbelgehäusebelüftung von Wasserstoff-Verbrennungsmotoren
Mit dem wachsenden Interesse an alternativen Antriebstechnologien rücken Wasserstoff-Verbrennungsmotoren zunehmend in den Fokus von Forschung und Entwicklung. Im Vergleich zur batterieelektrischen Mobilität bieten sie den Vorteil schneller Betankung und einer etablierten Antriebstechnik – den Verbrennungsmotor –, jedoch mit Wasserstoff als sauberem Energieträger. Eine besondere technische Herausforderung stellt dabei die Kurbelgehäusebelüftung dar. Hierbei kommen zunehmend Turbo Kompressoren zum Einsatz, die eine effektive und emissionsarme Lösung bieten.
Im Wasserstoffmotor entstehen, wie auch bei konventionellen Ottomotoren, Blow-by-Gase: Ein Teil des Brenngases gelangt während der Verbrennung an den Kolbenringen vorbei ins Kurbelgehäuse. Diese Gase enthalten Wasserstoff, Stickstoff sowie Rückstände von Schmieröl. Da Wasserstoff hoch diffusiv und leicht entzündlich ist, stellen diese Gase besondere Anforderungen an die Abdichtung und Entlüftung des Kurbelgehäuses. Herkömmliche Lösungen zur Kurbelgehäuseentlüftung stossen hier an Grenzen, insbesondere, wenn es um die Rückführung dieser Gase zur Nachverbrennung geht. Ein besonderes Risiko stellen hierbei mögliche Verpuffungen des Gasgemischs im Kurbelgehäuse dar, die zu Stichflammen aus der Kurbelgehäuseentlüftung führen können und zu vermeiden sind.Turbo Kompressoren bieten eine Möglichkeit, die Blow-by-Gase aktiv aus dem Kurbelgehäuse abzusaugen und unter kontrollierten Bedingungen dem Ansaugtrakt wieder zuzuführen. Durch den gezielten Unterdruckaufbau im Kurbelgehäuse wird nicht nur der Druck geregelt, sondern auch die Gefahr einer unkontrollierten Wasserstoffansammlung reduziert. Moderne Turbo Kompressoren können dabei drehzahlabhängig geregelt werden, sodass die Entlüftung an verschiedene Betriebszustände des Motors angepasst wird.
Ein weiterer Vorteil dieser Lösung liegt in der verbesserten Ölabscheidung. Durch den gezielten Gasstrom können Ölnebel durch geeignete Filtersysteme effizienter abgeschieden werden, was sowohl den Ölverbrauch reduziert als auch die Emissionen im Abgasstrang senkt. In der Kombination aus Filtersystemen und Rückführungseinheiten lässt sich so ein nahezu geschlossener Kreislauf erreichen.
Besonders geeignet für die Erzeugung des notwendigen Unterdrucks im Kurbelgehäuse ist die neue CTi-110X Turbo Kompressor Serie von Celeroton. Diese aus drei Typen bestehende Serie mit unterschiedlichen Aerodynamiken weist die erforderliche Fähigkeit zur Erzeugung von Unterdruck bei gleichzeitiger Luftflussrate auf. Die innovative Bauweise mit integrierter Ansteuerelektronik ermöglicht den Betrieb im gesamten Kennfeld und kann damit auf unterschiedliche Lastzustände reagieren, die z.B. im Nutzfahrzeug häufig vorkommen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Einsatz von Turbo Kompressoren in der Kurbelgehäusebelüftung von Wasserstoff-Verbrennern nicht nur sicherheitsrelevante, sondern auch emissions- und effizienztechnische Vorteile bietet. Diese Technologie könnte ein entscheidender Baustein für die Serienreife wasserstoffbetriebener Motoren im Fahrzeugsektor sein – insbesondere in Anwendungen, bei denen hohe Reichweiten und kurze Tankzeiten gefragt sind.
