Grenzen im Maschinenbau

Einführung und kurze Geschichte der Kompressionszündungsmotoren

Seit Rudolf Diesel den Verbrennungsmotor erfand, der schließlich seinen Namen tragen sollte, wurde die Kompressionszündung als effektives und effizientes Mittel zur Einleitung der Verbrennung in Motoren eingesetzt. Diesel verwendete Pflanzenöle, um seinen neuen Motor zu erfinden, da es zu dieser Zeit keine Erdölinfrastruktur für Kraftstoffe gab. Ein hohes Verdichtungsverhältnis zur Erzeugung des für die Selbstzündung erforderlichen Drucks und der erforderlichen Temperatur war ein Markenzeichen des Selbstzündungsmotors. Ein Mechanismus zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in die Brennkammer war ebenfalls erforderlich. Im Laufe der Zeit wurde eine Infrastruktur von Erdöldestillaten für Kraftstoffe wie Benzin (zur Unterstützung von Fremdzündungsmotoren), Kerosin und Heizöl (Heizen von Häusern) und natürlich Dieselkraftstoff (Heywood, 1988) verfügbar.

Die Vorteile der Kompressionszündung und der Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Brennraum haben sich in den nächsten Jahrzehnten ihrer Entwicklung gezeigt. Der Kompressionszündungsmotor benötigt von Natur aus ein hohes Kompressionsverhältnis, um die notwendigen Bedingungen für die Selbstzündung zu schaffen. Ein hohes Kompressionsverhältnis ist ein Konstruktionsmerkmal zur Verbesserung der Effizienz. Darüber hinaus benötigte die Selbstzündung keine Drosselung, um die Leistung des Motors zu steuern. Die Direkteinspritzung des Kraftstoffs in die Brennkammer bietet eine hohe Klopffestigkeit, die das Verdichtungsverhältnis und letztendlich den Wirkungsgrad von Fremdzündungsmotoren begrenzt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Kompressionszündungsmotoren ohne Klopfbegrenzung eine großzügige Ansaugdruckerhöhung durch Turboaufladung aufweisen können, was den Wirkungsgrad und die Leistungsdichte weiter erhöht.

Auf dem Weg dorthin wurden viele technologische Hürden genommen und überwunden – wie die Möglichkeit, Kolben und Zylinderköpfe herzustellen, mit denen die für die Selbstzündung von Dieselmotoren erforderlichen hohen Verdichtungsverhältnisse robust erreicht werden können, Vorkammern, die die relativ Niederdruckinjektoren nutzen können, die in den Vollbrennraum mit hohem Verdichtungsverhältnis verfügbar sind, neue Kraftstoffeinspritztechnologie mit Kraftstoff mit sehr hohem Druck, um die Notwendigkeit von Vorkammern zu beseitigen und eine Direkteinspritzung in den Brennraum zu ermöglichen, und schließlich elektronische Steuerungen und Aktuatoren, um viel mehr präzise Kraftstoff-, Luft- und Emissionskontrollen, um die strengen Anforderungen der Emissionsvorschriften zu erfüllen.

Aktueller Stand der Selbstzündungsmotoren

Selbstzündungsmotoren werden in einer Vielzahl von kommerziellen und Verbraucheranwendungen auf der ganzen Welt eingesetzt und versorgen Geräte wie große Schiffe, Lokomotiven, Nutzfahrzeuge, Bau- und Landmaschinen, Stromgeneratoren und sogar Automobile. Bei diesen Anwendungen wird fast ausschließlich Dieselkraftstoff zur Verbrennung verwendet. Ein Dieselmotor beruht auf der Leichtigkeit der Selbstzündung des Kraftstoffs, einer chemischen Eigenschaft, die Ingenieure Cetanzahl / Index nennen – eine empirisch abgeleitete Metrik, die die Leichtigkeit der Selbstzündung des Kraftstoffs beschreibt. Biodiesel werden auch in vielen Anwendungen eingesetzt, insbesondere in ländlichen Gebieten und in Entwicklungsländern. Biodiesel werden im Allgemeinen aus Pflanzenölen hergestellt, die chemisch verarbeitet wurden, um Glycerinprodukte zu entfernen, wobei ein Fettsäuremethyl- (oder Ethyl-) Ester (FAME) zurückbleibt. Biodiesel versuchen, die Eigenschaften von Dieselkraftstoff nachzuahmen, und obwohl sie als reiner Kraftstoffersatz verwendet werden können, werden sie im Allgemeinen als Mischmittel mit Erdöldiesel verwendet.

Es gibt zwei primäre Ansätze für den Selbstzündungsmotor – die Zweitakt- und die Viertaktarchitektur. Sehr große CI-Motoren (insbesondere Schiff und Lokomotive) sind in der Regel Zweitaktmotoren, hauptsächlich weil die Motordrehzahl auf niedrige Umdrehungen pro Minute (U / min) begrenzt ist. Zweitakt-CI-Motoren müssen über eine externe Luftzufuhrquelle verfügen, z. B. einen Turbolader oder einen Kompressor (oder in einigen Fällen einen Hybrid aus beiden), da die Luft über Anschlüsse in der Zylinderlaufbuchse in den Zylinder gedrückt wird. Abbildung 1 zeigt diese Konfiguration. Der Auspuff wird entweder durch einen anderen Satz von Anschlüssen (funkengezündete Version) oder durch Sitzventile im Zylinderkopf ausgestoßen (siehe Abbildung 1). Die Ansaugluftöffnungen in der Zylinderlaufbuchse öffnen sich, wenn der Kolben im Arbeitstakt unter sie fällt, wodurch unter Druck stehende, kühle Luft in den Zylinder gelangt. Wenn der Kolben im Arbeitstakt in Richtung BDC fährt, beginnen sich die Auslassventile im Zylinderkopf zu öffnen und der heiße Auspuff beginnt, den Zylinder über die oben montierten Auslassventile zu verlassen. Wenn der Kolben weiter in Richtung BDC fährt, öffnen sich die Einlassöffnungen in der Zylinderlaufbuchse, wodurch frische Luft in den Zylinder gelangt, wodurch der letzte Auspuff aus den oberen Auslassventilen herausgedrückt wird. Dieser Spülvorgang wird fortgesetzt, bis sich die Auslassventile schließen (irgendwann um die Kolbenposition bei BDC). Die Ansaugöffnungen sind noch offen, so dass frische Luft vom Gebläse in den Zylinder gelangt, bis der Kolben die Oberseite der Ansaugöffnungen auf der Laufbuchse passiert und die Luft im Zylinder einfängt. Dann wird diese Luft erhitzt und unter Druck gesetzt, bis sich der Kolben in der Nähe des OT befindet. Die kraftstoff injektor schafft eine hohe-druck spray in die heiße, druckluft, verursacht auto-zündung und verbrennung. Der Zyklus beginnt dann von neuem.

Andererseits saugt ein Viertakt-Selbstzündungsmotor während des Ansaugtakts von OT bis BDC Luft aus dem Ansaugkrümmer in den Zylinder ein (siehe Abbildung 2), dann schließen sich die Einlassventile und der Kolben bewegt sich dann zurück in Richtung OT, während die Luft auf erhöhte Temperatur und Druck komprimiert wird. Der Injektor spritzt Kraftstoff in die Brennkammer, es kommt zur Zündung und der Kolben wird aufgrund der Verbrennung im sogenannten Krafthub mit hohem Druck nach unten gedrückt. Schließlich öffnen sich die Auslassventile und der Kolben kehrt in den OT zurück und drückt die Abgasverbrennungsprodukte im Abgastakt heraus. Der Zyklus wiederholt sich dann von hier aus.

Unabhängig davon, ob der Motor Zwei- oder Viertakt ist, soll am Ende des Kompressionsteils des Zyklus Hochdruck- und Hochtemperaturluft erzeugt werden. Der eingespritzte Kraftstoff wird dann der Hochdruck- und Hochtemperaturluft ausgesetzt und zündet sich sehr schnell selbst. Die Verzögerung zwischen der Kraftstoffeinspritzung und der Selbstzündung wird als Zündverzögerung bezeichnet, die typischerweise einige Kurbelwinkel beträgt. Kraftstoff wird weiterhin als Strahl eingespritzt, der am Umfang des Strahls eine Reaktionszone aufweist, und die Reaktion wird durch die Diffusion von Luft in die Reaktionszone gekoppelt mit der Diffusion von Kraftstoff nach außen in die Reaktionszone gesteuert. Dieser Diffusionsprozess findet in Millisekunden statt, während die tatsächlichen Reaktionen auf der Mikrosekunden-Zeitskala stattfinden, so dass die Strömungsmechanik der Diffusion die Reaktionsgeschwindigkeit steuert.

Es wurden erhebliche Forschungsanstrengungen unternommen, um Wege zur Verbesserung der Effizienz, der Emissionssignatur, der Zuverlässigkeit und der Leistung von CI-Motoren zu untersuchen. Fertigungsunternehmen, Universitäten und Forschungslabors haben ihr Know-how, ihre Ausrüstung und ihre Einrichtungen der Weiterentwicklung der CI-Motorentechnologie zur Verfügung gestellt. Einige dieser Fortschritte umfassen die Direkteinspritzung (DI), um die Notwendigkeit von Vorkammern zu eliminieren und die Wärmeübertragung zu reduzieren, optische Diagnostik zur Untersuchung der Schadstoffbildung im Zylinder, fortschrittliche rechnerische Simulationsfunktionen zur Vorhersage und Optimierung der CI-Motorleistung, erhebliche Anstrengungen zum Verständnis der Kraftstoffchemie und -zusammensetzung, um den CI-Motorbetrieb an lokal verfügbare Kraftstoffe anzupassen. Da Ingenieure und Wissenschaftler ihr Fachwissen weiterhin in die grundlegende Erforschung der CI-Motorentechnologie einbringen, besteht kaum ein Zweifel daran, dass weitere Fortschritte erzielt werden.

Wie unterscheidet sich der CI-Motor vom SI-Motor?

Es gibt mehrere Gründe, warum CI-Motoren in kommerziellen und industriellen Anwendungen so beliebt sind. Ein wichtiger Grund ist, dass die inhärente Kraftstoffeffizienz von CI-Motoren höher ist als die von SI-Motoren. Die Art der Kompressionszündung bietet einige wichtige Faktoren, die eine hohe Kraftstoffeffizienz ermöglichen. Ein Faktor ist das hohe Kompressionsverhältnis (Gill et al., 1954). Da CI-Motoren auf in den Zylinder eingespritzten Kraftstoff und die Vermischung dieses Kraftstoffs mit der Luft angewiesen sind, wird ein Motorklopfen vermieden. Motorklopfen ist eine der Hauptbeschränkungen für ein höheres Verdichtungsverhältnis in SI-Motoren. Der zweite Faktor ist die eliminierte Notwendigkeit, den Motor zu drosseln, um die Leistungsabgabe zu steuern. Da wiederum der Kraftstoff direkt in die Brennkammer eingespritzt und gemischt wird, kann die CI-Motorleistung lediglich durch Einstellen der eingespritzten Kraftstoffmenge gesteuert werden, im Gegensatz zu SI-Motoren, bei denen Kraftstoff und Luft bei einem konstanten Mischungsverhältnis vorgemischt und im Wesentlichen homogen sind (Heisler, 1999). Dies bedeutet, dass, um dieses Mischungsverhältnis konstant zu halten, wenn Kraftstoff reduziert wird, die Luft auch im gleichen Verhältnis reduziert werden muss. Diese Luftführung erfolgt mit einer Drosselklappe oder Ansaugbeschränkung und führt zu erheblichen Gasaustausch- oder „Pumpverlusten“. Der dritte Faktor ist die Wärmeübertragung. CI-Motoren können „Kraftstoff mager“ laufen, was bedeutet, dass der Motor den gesamten Kraftstoff verbraucht, aber nicht den gesamten Sauerstoff, der in der Brennkammer vorhanden ist. Dies führt tendenziell zu niedrigeren Zylinderinnentemperaturen und infolgedessen zu einer geringeren Wärmeabfuhr zum Motorkühlmittel und Motorabgas und zu einem höheren Wirkungsgrad. Als zusätzlicher Vorteil ist das Gamma oder das Verhältnis der spezifischen Wärme Cp / Cv für Magermotoren höher als für Motoren, die bei Stöchiometrie arbeiten. Weniger der durch die Verbrennungsreaktionen erzeugten Wärmeenergie geht in den Anregungszuständen größerer dreiatomiger Spezies (CO2- und H2O-Dampf) verloren. Dies bedeutet, dass mehr Wärmeenergie zur Verfügung steht, um den Druck und die Temperatur des Arbeitsfluids zu erhöhen, wodurch Arbeit entsteht, die extrahiert werden kann (Foster, 2013).

Es gibt jedoch auch einige Nachteile der CI-Engine, die erwähnenswert sind. Der CI-Motor muss so konstruiert sein, dass er sehr robust ist, um den erhöhten Drücken und Temperaturen standzuhalten, die durch hohe Verdichtungsverhältnisse und erhöhte Ansaugdrücke entstehen. Dies führt zu Motorkonstruktionen mit hoher Rotationsträgheit und begrenzt anschließend die maximale Motordrehzahl. Es erhöht auch die Kosten, da die gesamte Hardware sehr langlebig sein muss. Ein weiterer Nachteil von CI-Motoren ist die Emissionssignatur. Die Abhängigkeit von diffusionsgesteuerter Verbrennung bedeutet, dass es eine signifikante Schichtung zwischen Kraftstoff und Luft gibt, im Gegensatz zur Homogenität von Benzin / Luft-Gemischen in SI-Motoren. Diese Schichtung erzeugt Feinstaub (PM) und Stickoxide (NOx). Diese unerwünschten Verbrennungsprodukte haben sich als gesundheitsgefährdend und umweltschädlich erwiesen. Im Wesentlichen hat der traditionelle CI-Motor kein Effizienzproblem, sondern ein Emissionsproblem.

Was ist mit Biokraftstoffen?

Ein Großteil der derzeitigen und vorhersehbaren Arbeiten bei Dieselmotoren scheint sich auf die Verwendung alternativer Kraftstoffe oder sogar mehrerer Kraftstoffe zu konzentrieren, um den hohen Wirkungsgrad beizubehalten (vielleicht sogar zu verbessern) und gleichzeitig die schädlichen Emissionen und die Treibhausgasproduktion erheblich zu reduzieren. Biokraftstoffe sind ein beliebter Ansatz, insbesondere in Entwicklungsländern, um der Treibhausgasherausforderung und den Kosten von Erdölimporten entgegenzuwirken. Biokraftstoffe werden im Allgemeinen von irgendeiner Art Pflanzenöl gemacht und chemisch verarbeitet, um ein Produkt herzustellen, das Erdöldiesel in vielerlei Hinsicht nachahmt. Abhängig von den lokalen Wachstumsbedingungen und den Pflanzen, die unter diesen Bedingungen gedeihen, wurden auf diese Weise mehrere Rohstoffe verwendet. Sojabohnen, Raps, Palmsamen, Jatropha und Karanja-Öle wurden unter anderem als Brennstoffe verarbeitet. Im Allgemeinen werden Biokraftstoffe dieses Typs in Kategorien unterteilt, nämlich solche Öle, die aus essbaren Pflanzen stammen, und solche, die aus nicht essbaren Pflanzen stammen. Chemisch gesehen ist der aus essbaren Pflanzen gewonnene Brennstoff einfacher und kostengünstiger zu Brennstoffen zu verarbeiten. Dies kann jedoch auch zu einer „Lebensmittel- oder Treibstoff“ -Herausforderung für die lokale Wirtschaft führen. Nicht essbare pflanzliche Biokraftstoffe sind schwieriger und teurer zu verarbeiten, neigen jedoch dazu, die Schwierigkeit „Lebensmittel oder Kraftstoff“ zu vermeiden. Eine Herausforderung für traditionellen Biodieselkraftstoff besteht darin, dass der Kraftstoff selbst Sauerstoff als Teil seiner Struktur enthält. Dieser sauerstoffhaltige Kraftstoff wird im Vergleich zu Erdöldiesel einen deutlich reduzierten Energiegehalt aufweisen. Die Reduzierung des Energiegehalts liegt im Allgemeinen in der Größenordnung von 7-8 Volumenprozent im Vergleich zu Erdöldiesel. Dies führt zu einem höheren Kraftstoffverbrauch bei gleicher abgegebener Energiemenge. Neuere Arbeiten wurden in Bezug auf aus Algen gewonnene oder Algenbrennstoffe durchgeführt, die das Potenzial für einen viel größeren Ertrag als herkömmliche Biokraftstoffe bieten (Frashure et al., 2009). Ein weiteres aktuelles Forschungsthema ist die Erzeugung von „erneuerbarem“ Diesel aus der hydrothermalen oder anderen Verarbeitung von Biomassematerial zur Gewinnung langkettiger Kohlenwasserstoffe ähnlich wie Erdöldiesel (Aatola et al., 2008). Erneuerbarer Diesel neigt nicht dazu, mit Sauerstoff angereichert zu werden, so dass der Energiegehalt tendenziell der gleiche ist wie bei Erdöldiesel. Ein anderer Ansatz zur Herstellung von Dieselkraftstoff aus erneuerbaren und nicht erneuerbaren Quellen verwendet jedoch ein Verfahren namens Fischer-Tropsch (FT), das nach den deutschen Erfindern dieses Verfahrens in den 1930er Jahren so genannt wurde. FT–Brennstoffe werden aus Methan, vergasteter Kohle oder vergaster Biomasse gewonnen, um langkettige Kohlenwasserstoffe zu erzeugen, die als Brennstoff geeignet sind. Für diese Art von Brennstoff werden je nach Ausgangsmaterial mehrere Akronyme verwendet. Gas-zu-Flüssigkeit (GTL), Kohle-zu-Flüssigkeit (CTL) und Biomasse-zu-Flüssigkeit (BTL) sind einige dieser Akronyme. Der FT-Prozess erzeugt ziemlich hochwertigen Dieselkraftstoff – hohe Cetanzahl, niedrige Viskosität, kein Schwefel und hoher Energiegehalt – aber der Prozess ist auch kompliziert und teuer, zumindest zur Zeit (Agarwal, 2004).

Was ist State-of-the-Art für CI-Motoren?

CI-Motoren werden weltweit als antriebs- und stationäre Energiequellen eingesetzt. Da Schwellenländer wie Indien und China ihre Nachfrage nach Transport und elektrischer Energie erhöhen, um die wirtschaftliche Nachfrage zu decken, gibt es ernsthafte Fragen zur Zukunft von Verbrennungsmotoren angesichts der immer strengeren Umweltvorschriften, der Regulierung von Treibhausgasen und der Nachfrage nach fossilen Brennstoffen. Gibt es Strategien, die es der CI-Engine ermöglichen, sich weiterzuentwickeln, um diesen gegenwärtigen und zukünftigen Marktanforderungen gerecht zu werden?

Mit traditionellen diesel kraftstoff, ingenieure haben einige spannende fortschritte in effizienz verbesserung und emissionen reduktion durch den einsatz erweiterte injection technologie wie common rail hochdruck pumpen, piezo-betätigte kraftstoff injektoren, erweiterte turbomaschinen und abfall wärme recovery (thermoelektrika, etc.), und nahezu Beseitigung von Schwefel in Dieselkraftstoff. Kraftstoff kann jetzt viel genauer in die Brennkammer dosiert werden, um Verbrennungsvorgänge zu erzeugen, die glatter und weniger umweltschädlich sind. Die Verwendung der Abgasrückführung (AGR) hat es den Ingenieuren ermöglicht, die Sauerstoffkonzentration der Ansaugluft zu reduzieren, wodurch niedrigere Verbrennungsspitzentemperaturen mit signifikanten NOx-Reduktionen erreicht wurden. Fortschritte in der Nachbehandlung wie Dieselpartikelfilter (DPF), DeNOx-Katalysatoren (sowohl selektive katalytische Reduktion als auch Magerfalle) und Dieseloxidationskatalysatoren (DOC) werden derzeit in modernen Dieselmotoren eingesetzt.

Laufende fortschrittliche Verbrennungsarbeiten haben spannende Möglichkeiten zur Verbesserung der Motoreffizienz sowie zur signifikanten Verbesserung der Emissionssignatur geschaffen. Mit fortschreitender Forschung hat sich gezeigt, dass eine Verbesserung der Vormischung von Kraftstoff und Luft unter Beibehaltung der Fähigkeit zur Steuerung der Leistungsabgabe durch Kraftstoffzufuhr (keine Drosselung) und Beibehaltung eines hohen Verdichtungsverhältnisses möglich ist. Es gibt eine Vielzahl von Strategien, die eingesetzt wurden, um diese Ziele zu erreichen. Eine davon ist die Verwendung von Dual-Fuel, im Volksmund als reaktivitätsgesteuerte Kompressionszündung (RCCI) bekannt. Bei RCCI wird ein Kraftstoff mit geringer Reaktivität (wie Benzin, Ethanol oder ähnliches) als primäre Energiequelle und eine sehr kleine Menge eines Kraftstoffs mit hoher Reaktivität (wie Diesel, Biodiesel usw.) in die Brennkammer eingespritzt.). Dies ermöglicht nicht nur die Möglichkeit, den Motor mager laufen zu lassen, was die Verbrennungsspitzentemperaturen senkt und den Wirkungsgrad verbessert, sondern bietet auch eine positive Zündstrategie, um Fehlzündungen zu vermeiden und eine hohe Robustheit beizubehalten. RCCI in Forschungsmotoren hat die Möglichkeit gezeigt, sehr hohe Wirkungsgrade (vor allem aufgrund einer noch weiter reduzierten Wärmeübertragung als bei der herkömmlichen Dieselverbrennung) und Steuerungsrobustheit zu erreichen. Der Hauptnachteil von RCCI ist die Anforderung von zwei Injektoren pro Zylinder (einer für jeden Kraftstoff) und die Anforderung, entweder zwei separate Kraftstoffe oder ein reaktivitätserhöhendes Additiv für den niedrigreaktiven Kraftstoff zu führen (Curran et al., 2013).

Eine weitere aufregende Gelegenheit in der Welt der Dieselmotoren ist die Verwendung eines Kraftstoffs mit relativ geringer Reaktivität (Benzin, Naphtha usw.) im Vergleich zu Diesel, aber immer noch einen Kompressionszündungsarchitekturmotor verwenden und die lange Zündverzögerung dieser Kraftstoffe nutzen, um ein gewisses Maß an Vormischung bereitzustellen, während immer noch genügend Schichtung beibehalten wird, um eine Laststeuerung bereitzustellen (Kalghatgi et al., 2007). Benzinkompressionszündung (GCI) oder teilweise vorgemischte Kompressionszündung (PPCI) versuchen, das gleiche Ziel wie die Verwendung von Dual-Fuel durch RCCIs zu erreichen, indem jedoch ein Kraftstoff präzise geschichtet wird. Diese Zündsteuerung kann im Vergleich zu RCCI ziemlich schwierig sein, da sie von den sich ständig ändernden lokalen Kraftstoff-Luft-Mischeigenschaften abhängt, anstatt zu einem bestimmten Zeitpunkt einen Kraftstoff mit hoher Reaktivität positiv hinzuzufügen. Der Vorteil ist, dass nur ein Kraftstoff und ein Injektor pro Zylinder benötigt werden.

In jedem der Fälle für RCCI und PPCI besteht die Absicht darin, eine ausreichende Vormischung zuzulassen, damit die PM-Werte niedrig sind, und die Verbrennung mager oder verdünnt genug zu betreiben, um die Verbrennungsspitzentemperaturen unter 2000K zu halten, wodurch eine thermische NOx-Produktion vermieden wird. Die Robustheit dieser neuen Verbrennungs- und Zündansätze ist eine Herausforderung, der sich mehrere Forschungsorganisationen auf der ganzen Welt stellen (Johansson et al., 2014; Sellnau et al., 2014).

Was bringt die Zukunft für CI-Motoren?

Mindestens ab 2015 haben CI-Motoren eine beherrschende Stellung auf dem Nutzfahrzeug- und Off-Highway-Fahrzeugmarkt. Da weltweit mehr regulatorischer Druck auf Treibhausgasemissionen und Luftqualität ausgeübt wird, werden sich CI-Motoren weiterentwickeln, um diesen Belastungen gerecht zu werden. Die Kombination der hohen Energiedichte flüssiger Brennstoffe in Verbindung mit der hohen Leistungsdichte von CI-Motoren und den sehr niedrigen Herstellungskosten wird CI-Motoren weiterhin zu einer beliebten Lösung für die Motiv- und stationäre Stromerzeugung machen. Auf diesem Gebiet wurden spannende Forschungen durchgeführt, um die Effizienz zu verbessern, Emissionen zu reduzieren, die Nachbehandlungstechnologie für die Emissionskontrolle zu verbessern, und es wurden enorme Fortschritte erzielt. Es sind jedoch noch weitere Fortschritte erforderlich, da die Weltbevölkerung an 7 Milliarden Menschen vorbeigeht und die Nachfrage nach Strom in den Entwicklungsländern sprunghaft ansteigt. Wie wir Transport- und Energieprobleme in den nächsten Jahrzehnten lösen, wird den Ton für unsere Fähigkeit als Gesellschaft angeben, sowohl eine bewohnbare Umwelt als auch einen Lebensstandard aufrechtzuerhalten, der für eine ständig wachsende Bevölkerung weltweit akzeptabel ist.

Interessenkonflikterklärung

Der Autor erklärt, dass die Forschung in Abwesenheit von kommerziellen oder finanziellen Beziehungen durchgeführt wurde, die als potenzieller Interessenkonflikt ausgelegt werden könnten.

Danksagung

Das eingereichte Manuskript wurde von UChicago Argonne, LLC, Betreiber des Argonne National Laboratory („Argonne“), erstellt. Argonne, ein Labor des US-Energieministeriums, wird unter der Vertragsnr. DE-AC02-06CH11357. Die US-Regierung behält für sich und andere, die in ihrem Namen handeln, eine bezahlte, nicht ausschließliche, unwiderrufliche weltweite Lizenz in diesem Artikel zur Vervielfältigung, Erstellung abgeleiteter Werke, Verbreitung von Kopien an die Öffentlichkeit sowie zur öffentlichen Aufführung und Anzeige durch oder im Namen der Regierung. Dies berührt nicht die Rechte anderer zur Wiederveröffentlichung und Weiterverbreitung unter CC-BY-Bedingungen.www.creativecommons.org ). Der Autor möchte die finanzielle Unterstützung des Department of Energy Office of Vehicle Technologies, Advanced Engine Combustion Program, von Herrn Gurpreet Singh verwaltet anerkennen.