Entwicklung eines direkteinspritzenden Wasserstoff-Dieselmotors mit hoher Leistungsdichte und geringer Abgasemission in enger Kooperation mit einem Industrieunternehmen und einem weiteren Lehrstuhl der TU Muenchen. Bei dem Motor handelt es sich um einen Vier-Takt-Schiffsdieselmotor mit innerer Gemischbildung und Kompressionszuendung. Es werden Untersuchungen zur Wasserstoffeinbringung und zur Gemischbildung im Brennraum durchgefuehrt. Die Verbrennungsfuehrung unter sicherer Vermeidung detonativer Reaktionen im Brennraum wird wie die erwaehnten Gemischbildunguntersuchungen mit laser-optischen Messmethoden durchgefuehrt. Durch numerische Simulationen konnte festgestellt werden, dass eine Kompressionsendtemperatur von ueber 1000 K erreicht werden muss, damit eine Selbstzuendung des Wasserstoffs, der nahe des oberen Totpunktes mit 300 bar eingeblasen wird, stattfinden kann. Dies deckt sich mit den Ergebnissen, die in einem Einhub-Triebwerk, einer sogenannten 'Rapid Compression Machine', gewonnen wurden. Durch Variation des Einblasezeitpunkts konnte eine deflagrative Verbrennung, d.h. kein Klopfen oder Nageln, erreicht werden.
Im Vorhaben Direkteinspritzung Ottomotor wird der Einfluss der Gemischbildung auf die Verbrennung und die Schadstoffemission beim direkteinspritzenden Ottomotor untersucht. Die Arbeiten liefern Aussagen ueber die Zustaende zum Zeitpunkt der Zuendung, waehrend der Entflammungsphase, sowie ueber die Ausbreitung der Flamme im Brennraum. Um die Zustaende im Bereich der Zuendkerze zu beschreiben, werden die oertlichen Luftverhaeltnisse und die Stroemungsbedingungen von der Einspritzung bis zur Verbrennung durch bereits in anderen Forschungsarbeiten erfolgreich eingesetzte Messtechniken (CARS, LDA) bestimmt. Darueberhinaus werden die nicht von der Flamme erfassten Brennraumbereiche mit Hilfe der Vielfach-Lichtleiter-Messtechnik charakterisiert und durch Vergleichsbetrachtungen werden deren Beitraege zur Schadstoffemission analysiert.
Ziel des FV ist die thermodynamische Modellierung des Verbrennungsprozesses im DI-Ottomotor. Dazu sind alle wesentlichen Randbedingungen des DI-Verbrennungsprozesses (Waermeuebergang, Stroemungsfeld, Kraftstoffausbreitung und -verdampfung, Entflammung, etc) experimentell und theoretisch zu untersuchen. Aus diesen Untersuchungen soll ein Entwicklungstool zur Vorausberechnung des Betriebsverhaltens (Brennverlauf, Emissionen etc) abgeleitet werden.
Dieselmotoren stellen heute die Antriebsquelle für Kraftfahrzeuge aller Art mit dem höchsten Wirkungsgrad dar. Nur durch ihren Einsatz lassen sich die gesteckten Ziele zur Reduzierung des Kohlendioxidausstoßes im Hinblick auf den Treibhauseffekt erreichen. Ein großes Problem stellt jedoch die Rußemission dieser Motoren dar, die mit heutigen Brennverfahren innermotorisch nicht in dem gewünschten Maß reduziert werden kann. Dies erfordert den Einsatz komplexer und teurer Abgasnachbehandlungssysteme, deren Funktionstüchtigkeit jedoch bei weitem noch nicht zufriedenstellend ist. Die Hauptquelle für die Rußemission eines Dieselmotors stellt das Zusammentreffen von noch flüssigem Kraftstoff mit der Flamme dar. Dies ist insbesondere bei Motoren mit Direkteinspritzung der Fall, bei denen die Einspritzung aus Geräuschgründen in eine Vor- und eine Haupteinspritzung unterteilt ist. Nach der Zündung des voreingespritzten Kraftstoffes erfolgt die Haupteinspritzung direkt in die Flamme, was eine erhöhte Rußbildung zur Folge hat. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll ein Brennverfahren entwickelt und untersucht werden, welches eine räumliche Trennung der Einspritzungen vornimmt und damit die Rußbildung weitestgehend vermeidet. Im Einzelnen wird dazu ein Einspritzsystemaufbau entwickelt und an einem Versuchsmotor appliziert, der eine ausreichende Flexibilität zur Umsetzung der Einspritzstrategie und des Brennverfahrens besitzt. Die Effekte des modifizierten Einspritzverfahrens auf den Verbrennungsablauf werden sowohl mittels konventioneller Zylinderdruckindizierung und Abgasanalyse als auch mittels hoch komplexer optischer Messtechnik untersucht.
Die Stroemungsvorgaenge im Brennraum von Verbrennungsmotoren waehrend der Ansaugphase bis zum Beginn der Zuendung beeinflussen in entscheidendem Masse den Ablauf der Verbrennung, die wiederum fuer Kraftstoffverbrauch und Hoehe der Emission verantwortlich ist. Besonders kritisch -und bisher nur unbefriedigend geloest- sind die Vorgaenge bei Ottomotoren mit Direkteinspritzung, da die Ladungsbewegung ausschlaggebend fuer die Guete der Gemischbildung ist. Zur Visualisierung der Luftbewegung werdem am realen Motor moderne Lasermessverfahren wie PIV, PTV, LIV, Schlierenmesstechnik und Lichtleitmesstechnik eingesetzt. Diese Messtechniken sind am Institut vorhanden. Mit diesen Verfahren lassen sich auch Stroemungsvorgaenge (Verteilung) im Katalysator untersuchen.
In DI-Motoren findet in unmittelbarer Umgebung des Einsprizstrahles eine brennstoffreiche Verbrennung statt, die mit der Bildung und Emission von Ruß einhergeht. Im Hinblick auf die Einhaltung gegenwärtiger und künftiger Abgasnormen, kommt dem Rußemissionsverhalten bei Lastwechseln des Motors besondere Bedeutung zu. Ziel des Projektes ist es, mittels laserdiagnostischer Verfahren die Bildung von Ruß im Brennraum sowie die Rußemission im Abgastrakt von DI-Motoren bei Lastwechseln zu untersuchen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 15 |
| Europa | 1 |
| Land | 1 |
| Wissenschaft | 14 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 15 |
| License | Count |
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| Offen | 15 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 14 |
| Englisch | 2 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 11 |
| Webseite | 4 |
| Topic | Count |
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| Boden | 13 |
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