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Untersuchung zur Russoxidation im Dieselmotor

Dieselmotoren stellen bezueglich gasfoermiger Schadstoffkomponenten auch im Vergleich zu Ottomotoren mit geregelten Katalysatoren eine guenstige Verbrennungskraftmaschine dar. Aufgrund des ausgezeichneten Wirkungsgrades ergeben sich zusaetzlich Vorteile hinsichtlich des in juengster Zeit diskutierten CO2-Gehaltes in der Atmosphaere mit seinen noch nicht absehbaren Folgen. Dem Dieselmotor wird allerdings aufgrund seiner gegenueber dem Ottomotor erhoehten Partikelemissionen haeufig Umweltschaedlichkeit vorgeworfen. Es wird eine starke Verminderung der Partikelemissionen gefordert, was sich u.a. in der drastischen Absenkung der Abgasgrenzwerte niederschlaegt. Ein Schwerpunkt der Dieselmotorentwicklung ist es deshalb, den Partikelausstoss auch unter Beruecksichtigung sehr geringer NOx-Emissionen durch innermotorische Massnahmen weiter zu verringern. Die Russemission von Dieselmotoren ist das Resultat aus Russbildung und anschliessender Russoxidation. In Abhaengigkeit der Randbedingungen kann der ueberwiegende Teil des waehrend der Verbrennung gebildeten Russes nachoxidiert werden. Bisher liegen nur wenige gesicherte Erkenntnisse ueber die Abhaengigkeit der Russoxidation von den lokal im Dieselmotor herrschenden Bedingungen wie Temperatur, Druck sowie Sauerstoff- und Russkonzentration als Funktion der Zeit vor /6/. Das Ziel des Vorhabens ist es, die Russoxidation unter dieselmotorischen Bedingungen im Detail zu untersuchen und die beeinflussenden Parameter zu bestimmen. Dabei muss die Ueberlagerung der Oxidation durch Russbildungs- und Mischungsvorgaenge ausgeschlossen werden. Mit Hilfe der Untersuchungen sollen guenstige Parameter sowie die Grenzen der Russoxidation unter dieselmotorischen Bedingungen ermittelt werden, um Empfehlungen fuer die Auslegung von Brennv erfahren mit geringer Partikelemission durch Foerderung der Russoxidation abzuleiten.

Einfluss der Strahlausbreitung und des Kraftstoffes auf die Russbildungs- und Russoxidationsvorgaenge

In einer Einspritzkammer werden die Russbildungs- und Russoxidationsvorgaenge unter dieselmotorischen Temperatur- und Druckbedingungen mit Hilfe des Lichtextinktionsverfahrens untersucht. Dabei wird die Lichtabschwaechung eines Laserstrahls durch die Russpartikel im Einspritzstrahl gemessen und anschliessend ueber die Mie'sche Streulichttheorie eine Russkonzentration im Strahl berechnet. Weitere Informationen bezueglich der Strahlausbreitung und Gemischbildung werden aus Hochgeschwindigkeitsaufnahmen des Einspritzvorganges und Messungen des oertlichen Luftverhaeltnisses mit Hilfe der Raman-Spektroskopie gewonnen. Im Rahmen dieses Projektes soll der Einfluss einiger wichtiger Parameter auf die Russbildungs- und Russoxidationsvorgaenge untersucht werden. Zu nennen sind hier im wesentlichen die Einspritzparameter wie zB Drehzahl und Einspritzmenge. Lufttemperatur und Luftdruck sowie die Kraftstoffeigenschaften. Alle Messungen werden an unterschiedlichen Positionen im Einspritzstrahl durchgefuehrt.

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