Ziel der Forschung ist es, naehere Erkenntnisse ueber die reaktionskinetischen Ablaeufe im Brennraum eines Modelldieselmotors zu erlangen. Dazu wird durch am Einheitstriebwerk, das im Verbrennungsablauf mit der Dieselverbrennung zu vergleichen ist, die Reaktion zu einem vorwaehlbaren Zeitpunkt abgestoppt und das zum 'Einfrier'-Zeitpunkt vorliegende Brenngas mit GC-Analyse untersucht. Die einflussnehmenden Parameter wie Brenndauer, Zylinderwandtemperatur, Einspritzzeitpunkt, Einspritzmenge, Verdichtungsverhaeltnis, Gemischaufbereitung, Zuendzeitpunkt etc. koennen in weiten Bereichen variiert werden.
Das Verbundvorhaben will im Rahmen der Förderbekanntmachung Energiewende im Verkehr - Sektorkopplung durch die Nutzung strombasierter Kraftstoffe' des BMWi vom Frühjahr 2017 neue Wege in die CO2-neutrale Mobilität der Zukunft erarbeiten und demonstrieren. Dazu hat sich ein umfassendes Konsortium aus allen in der Bekanntmachung thematisierten Bereichen gebildet, um die beschriebene Problematik in seiner Gesamtheit angemessen bearbeiten zu können. Den effektivsten Weg für Transport, Lagerung und Einsatz großer Energiemengen ermöglichen flüssige Energieträger. Am sinnvollsten erscheinen dazu Kraftstoffe auf Basis von regenerativ erzeugtem Methanol. Neben dessen direkter Nutzung soll auch seine lokale Weiterverarbeitung zu reinen als auch zu heute beimischbaren Kraftstoffen untersucht werden. So soll MtG (Methanol-to-Gasoline) in einer Demonstrations-Anlage produziert und seine Nutzung im Ottomotor dargestellt werden. Für zukünftige Anwendungen werden weiterhin 2-Butanol und Methanol als Drop-In Fuel, Oktan-Booster und als Reinkraftstoff für Ottomotoren sowie OME/DME und 1-Oktanol unter der Berücksichtigung der Vielstofffähigkeit für Dieselmotoren betrachtet. Die Tauglichkeit der neuen Kraftstoffe soll unter realen Fahrbedingungen validiert werden; ihr Wirkungsgrad und ihre Umweltverträglichkeit sollen in den Herstellungs- und Verbrauchsketten sowie in Vertrieb und Markteinführung gesamtheitlich bewertet werden.
Ein strahlgeführtes, ottomotorisches Brennverfahren mit Hochdruck-Direkteinspritzung wird erforscht und entwickelt und an einem Versuchs-Vollmotor umgesetzt. Die angestrebte Erhöhung des Einspritzdrucks auf 600 bar wird eine Steigerung des motorischen Wirkungsgrads und damit einhergehend eine Verbrauchseinsparung von mindestens 10% ermöglichen. Gleichzeitig wird eine signifikante Reduzierung der HC-, Partikel- sowie NOx-Emissionen erwartet, die in der Folge eine Vereinfachung der Abgasnachbehandlung mit entsprechenden Kosteneinsparungen ermöglichen soll. Voraussetzung hierfür bildet die Entwicklung eines geeigneten und betriebsfesten Hochdruck-Einspritzsystems. Der Entwicklungsprozess wird mittels fortschrittlicher Messverfahren und mit aufwendigen Simulationswerkzeugen zielführend ergänzt. In diesem Teilprojekt soll für die Entwicklung und Anwendung innovativer keramischer Werkstoffe von den beiden Teil-Instituten IAM-KM und IAM-ZBS am KIT hierzu grundlegende Forschungsarbeit geleistet werden, die wesentliche Erkenntnisse und Beiträge zur Erreichung der notwendigen, hohen Einspritzdrücke liefert. Entscheidende Resultate dazu werden aus den systematischen Gefügevariationen der Oberflächentextur der neuartigen Keramikbauteile der Hochdruckpumpe und deren eingehende Eignungsuntersuchungen erwartet, die in Verbindung mit der mechanischen Charakterisierung und den tribologischen Modelluntersuchungen grundlegende Gefüge-Eigenschafts-Korrelationen liefern, die dann an realen Motorenkomponenten eingesetzt und überprüft werden.
The main objective of the LEMCOTEC project will be the improvement of core-engine thermal efficiency by increasing the overall pressure ratio (OPR) to up to 70 leading to a further reduction of CO2. Since NOx increases with OPR, combustion technologies have to be further developed, at the same time, to at least compensate for this effect. The project will attain and exceed the ACARE targets for 2020 and will be going beyond the CO2 reductions to be achieved by on-going FP6 and FP7 programmes including Clean Sky: - CO2: minus 50Prozent per passenger kilometre by 2020, with an engine contribution of 15 to 20Prozent, 2.) NOx: minus - 80Prozent by 2020 and 3.) Reduce other emissions: soot, CO, UHC, SOx, particulates. - The major technical subjects to be addressed by the project are: Innovative compressor for the ultra-high pressure ratio cycle (OPR 70) and associated thermal management technologies, 2.) Combustor-turbine interaction for higher turbine efficiency & ultra-high OPR cycles, 3.) Low NOx combustion systems for ultra-high OPR cycles, 4.) Advanced structures to enable high OPR engines & integration with heat exchangers, 5.) Reduced cooling requirements and stiffer structures for turbo-machinery efficiency, 6.) HP/IP compressor stability control. - The first four subjects will enable the engine industry to extend their design space beyond the overall pressure ratio of 50, which is the practical limit in the latest engines. Rig testing is required to validate the respective designs as well as the simulation tools to be developed. - The last two subjects have already been researched on the last two subjects by NEWAC. The technology developed in NEWAC (mainly component and / or breadboard validation in a laboratory environment) will be driven further in LEMCOTEC for UHPR core engines. These technologies will be validated at a higher readiness level of up to TRL 5 (component and / or breadboard validation in a relevant environment) for ultra-high OPR core-engines.