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Bildung und Abbau von Schadstoffen in der Naehe einer kalten Wand waehrend eines Verbrennungsprozesses

Das Projekt "Bildung und Abbau von Schadstoffen in der Naehe einer kalten Wand waehrend eines Verbrennungsprozesses" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Darmstadt, Fachgebiet Thermische Turbomaschinen und Anlagen durchgeführt. Die Schadstoffentstehung von NO und CO im Bereich der kalten Zylinderwand waehrend der Expansion in einem Kolbenmotor soll durch Simulation des Verbrennungsprozesses in einem Stosswellenrohr untersucht werden. Die Wand des Hubraumes wird durch die Rueckwand des Stossrohres dargestellt. Der an der Rueckwand des Stossrohres reflektierte Stoss zuendet ein Gasgemisch, das O2, N2, CH4 im Argonbad enthaelt. Ein fuer optische Untersuchungen an der Rueckwand geeignetes Stosswellenrohr wurde aufgebaut und in Betrieb genommen. Interferometrische Messungen (raeumlich und zeitlich aufgeloest) des Brechungsindexes in wandparallelen Schichten im Bereich der kalten Wand mittels Laserstrahlen und Messungen des Waermestromes in die Rueckwand des Stossrohres bei zuendfaehigen Gasgemischen wurden abgeschlossen. Die experimentellen Daten dienen zur Ueberpruefung des theoretischen Modells im Bereich der Wand (s. Projekt 16/9/9). Geplant sind zeitlich und raeumlich aufgeloeste Absorptionsmessungen von NO, OH im UV-Bereich. Weiter soll im IR-Bereich die Emission von CO2, CO und H2O gemessen werden. Ausserdem soll die Intensitaet der Reaktionskontinua (CO + O = CO2, NO + O = NO2) bestimmt werden.

Verbrennung von Hausmuell

Das Projekt "Verbrennung von Hausmuell" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH, Laboratorium für Isotopentechnik durchgeführt. Die Entsorgung kommunaler Abfaelle erfordert die Weiterentwicklung des klassischen Muellverbrennungsprozesses mit dem Ziel einer Minderung der Freisetzung von Schadstoffen. Dazu sind umfassende Kenntnisse ueber die Entstehung und das Verhalten einzelner Schadstoffe notwendig. Entsprechende Untersuchungen werden an bestehenden Muellverbrennungsanlagen, insbesondere mit Hilfe der halbtechnischen Testanlage TAMARA des KfK durchgefuehrt. Sie betreffen folgende Problemkreise: 1) Bilanzierung und Verhalten von Schadstoffen mit dem Ziel einer Schadstoffbilanz in Muellverbrennungsanlagen mit unterschiedlichen Gasreinigungssystemen mittels Einsatz moderner Analyseverfahren. 2) Untersuchungen der Verbrennungsvorgaenge im Brennraum und in der Nachbrennkammer von Muellverbrennungsanlagen, insbesondere der Entstehung organischer Schadgase, des chemischen und thermischen Verhaltens von Schwermetallen und der Bildungs-, Emissions- und Zersetzungsmechanismen organischer Schadstoffe einschl. Entwicklung spezieller analytischer Verfahren. 3) Erprobung der Abscheidewirksamkeit verschiedener Entstaubungsverfahren wie Zyklone, Elektro- und Gewebefilter, in Kombination mit nasser Rauchgasbehandlung zur HCl-, Hg- und SO2-Abscheidung. 4) Methodische Entwicklungen zur Schwermetallaugung aus den Filterstaeuben mit der sauren Fluessigphase der Rauchgas-Waesche, zur Abscheidung und Konzentrierung dieser Metalle aus den resultierenden Waessern, mit Hilfe der Testanlagen DORA und KLARA sowie zur Rueckfuehrung der gelaugten Filterstaeube in den Verbrennungsraum, um anhaftende organische Schadstoffe zu zerstoeren (3R-Verfahren).

Untersuchung der Eignung und Moeglichkeit der Anpassung des Wankelmotors fuer bzw. an Gasbetrieb

Das Projekt "Untersuchung der Eignung und Moeglichkeit der Anpassung des Wankelmotors fuer bzw. an Gasbetrieb" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe durchgeführt. Anpassung des Wankel-Motors an Gasbetrieb mit besonderem Schwerpunkt auf Verminderung der schaedlichen Abgaskomponenten, vor allem Kohlenwasserstoffe, hervorgerufen durch unguenstige Brennraumform; Gasbetrieb ermoeglicht weite Variation des Gas-Luft-Verhaeltnisses - Minimierung der Summe aller schaedlichen Abgasbestandteile.

Teilprojekt: Chemische Grundlagen für die Modellentwicklung zur Motorenregelung

Das Projekt "Teilprojekt: Chemische Grundlagen für die Modellentwicklung zur Motorenregelung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bielefeld, Arbeitsgruppe Physikalische Chemie I durchgeführt. Das Teilprojekt stellt die chemischen Grundlagen für die Forschergruppe bereit. Es widmet sich der Analyse von Speziesprofilen, die für die Entwicklung und kritische Validierung der reaktionskinetischen Modelle für die motorischen Teilprojekte benötigt werden und die dann in die Regelung einfließen. Diese Analysen sollen vornehmlich unter Niedertemperaturbedingungen an den Surrogatbrennstoffen iso-Oktan (für die GCAI-Verbrennung in TP3) und n-Heptan (für die PCCI-Verbrennung in TP4) in einem Strömungsreaktor erfolgen. Mehrere Teilaspekte stehen im Fokus der reaktionskinetischen Untersuchungen. Für die GCAI-Bedingungen steht die Veränderung der Zündwilligkeit unter Wasserzusatz im Vordergrund. Die Effekte variabler Addition von Wasser zu iso-Oktan sollen für ein Parameterfeld bei unterschiedlichen Bedingungen untersucht werden, um die Grundlagen des Wasserzusatzes auf die Reaktionskinetik im Niedertemperaturbereich zu verstehen und in die Modellbildung zu übertragen. Die geplanten Untersuchungen stellen weitgehend Neuland dar. Zur Unterstützung sollen einige Analysen hierzu auch unter den stabilen Bedingungen vorgemischter ebener Niederdruckflammen stattfinden. Für die Modellbildung im Bereich der PCCI-Verbrennung sind detaillierte Untersuchungen der Bildung von Rußvorläuferspezies im Bereich bis zu etwa vier aromatischen Ringen insbesondere unter Niedertemperaturbedingungen geplant. Während die Reaktionen zur Bildung des ersten aromatischen Ringes als sehr gut verstanden gelten können, weist das grundlegende Verständnis der Bildungskinetik in der molekularen Vorläuferphase bis zu etwa 3-4 aromatischen Ringen noch sehr große Lücken auf. Dieser Phase, an die sich die erste Partikelnukleation zum Beispiel über Dimerisierung der mehrkernigen Aromaten anschließt, kommt innerhalb der Reaktionsketten vom Brennstoffmolekül zum Rußkeim eine große Bedeutung zu. Das entsprechende fundamentale Wissen ist für die Modellentwicklung in TP4 von entscheidender Bedeutung. Die Arbeiten sollen daher auch durch die Untersuchung besonders brennstoffreicher Zonen in einer nicht vorgemischten Flamme unterstützt werden. Für beide motorische Verfahren ist es zudem interessant, die Einflüsse der Zumischung von Abgaskomponenten auf die Reaktionskinetik zu verstehen. Anknüpfend an die Untersuchungen zur Wasserbeimischung sind hierzu einige grundlegende Analysen geplant. Zur Erfassung der Spezies als Funktion der Reaktionsbedingungen sollen an allen Versuchsträgern verschiedene Varianten massenspektrometrischer Verfahren eingesetzt werden, mit denen in der Arbeitsgruppe große Erfahrung vorliegt. Als unterstützende Techniken werden Gaschromatographie sowie Laserverfahren zur Temperaturbestimmung eingesetzt.

Einfluss der Brennraumgeometrie und der Temperaturverhaeltnisse auf die Abgaszusammensetzung bei Vorkammer-Dieselmotoren

Das Projekt "Einfluss der Brennraumgeometrie und der Temperaturverhaeltnisse auf die Abgaszusammensetzung bei Vorkammer-Dieselmotoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fachbereich Maschinenwesen, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeuge durchgeführt. Untersuchung der Einfluesse von Brennraumgeometrie und Temperaturverhaeltnisse von Zylinderkopf, Vorkammer und Kolben auf die Zusammensetzung der Abgase unter besonderer Beruecksichtigung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe bei Vorkammerdieselmotoren.

Die Abgasentwicklung im Dieselmotor: Unterthema: Untersuchungen des Zylinderinhaltes eines Einhubtriebwerkes zur Ermittlung der Bildungsgesetze von Abgaskomponenten

Das Projekt "Die Abgasentwicklung im Dieselmotor: Unterthema: Untersuchungen des Zylinderinhaltes eines Einhubtriebwerkes zur Ermittlung der Bildungsgesetze von Abgaskomponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Institut für Kolbenmaschinen durchgeführt. 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.

Kompetenznetzwerk (K-NET): Verbrennungsmotoren der Zukunft

Das Projekt "Kompetenznetzwerk (K-NET): Verbrennungsmotoren der Zukunft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität (TU) Graz, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik durchgeführt. Als innermotorische Maßnahme zur Reduktion der Partikel- und Stickoxidemission von Dieselmotoren befinden sich mehrere alternative Dieselbrennverfahren in Entwicklung. Dabei sollen im Brennraum Zonen mit kraftstoffreichem Gemisch und hohen Temperaturen vermieden werden. Dies wird durch Homogenisierung der Zylinderladung und hohe Abgas u.s.w.

Teilvorhaben: Entwicklung und Herstellung von Feedstock und Turboladern mittels Spritzguss

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Herstellung von Feedstock und Turboladern mittels Spritzguss" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rauschert Heinersdorf - Pressig GmbH durchgeführt. Moderne Verbrennungsmotoren sind hochkomplexe Systeme für deren Effizienzsteigerung es einer ganzheitlichen Betrachtung bedarf. Durch Entwicklungen für die Bereiche Zylinderkopf / Brennraum, Abgasturbolader und Abgaskrümmer basierend auf optimierten Werkstoff- und Schichtsystemen sowie angepassten Werkstoff-Mix ist eine signifikante Effizienzsteigerung und Emissionsreduzierung nachzuweisen. Alternative synthetische Kraftstoffe ohne bzw. mit geringen Anteilen an Stickstoffverbindungen und aromatischen Kohlenwasserstoffen sind bei angestrebten höheren Verbrennungs- und Abgastemperaturen die Basis für reduzierte Emissionen und Aufwendungen zur Abgasreinigung. - Für strömungs- und gewichtsoptimierte direkte Anbindung des Abgaskrümmers aus Stahl an den Aluminium-Zylinderkopf erfolgt die Entwicklung einer Mischbau-Fügetechnologie. - Für hohe thermisch-korrosive Beanspruchungen im Zylinderkopf- und Kolbenboden erfolgt die Entwicklung keramischer Schutzschichten. - Keramische Si3N4-Leichtbau-Turboladerturbinenräder, angepasste Keramik-Metall-Fügetechnologie und reibungsoptimierte Laser-OF-Strukturierung (Lagerstellen der Wellen) sind ein dritter Baustein.

Teilvorhaben: Entbindern und Sintern von keramischen Leichtbau-Turbinenrädern

Das Projekt "Teilvorhaben: Entbindern und Sintern von keramischen Leichtbau-Turbinenrädern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FCT Systeme GmbH durchgeführt. Moderne Verbrennungsmotoren sind hochkomplexe Systeme für deren Effizienzsteigerung es einer ganzheitlichen Betrachtung bedarf. Durch Entwicklungen für die Bereiche Zylinderkopf / Brennraum, Abgasturbolader und Abgaskrümmer basierend auf optimierten Werkstoff- und Schichtsystemen sowie angepassten Werkstoff-Mix ist eine signifikante Effizienzsteigerung und Emissionsreduzierung nachzuweisen. Alternative synthetische Kraftstoffe ohne bzw. mit geringen Anteilen an Stickstoff-verbindungen und aromatischen Kohlenwasserstoffen sind bei angestrebten höheren Verbrennungs- und Abgastemperaturen die Basis für reduzierte Emissionen und Aufwendungen zur Abgasreinigung. - Für strömungs- und gewichtsoptimierte direkte Anbindung des Abgaskrümmers aus Stahl an den Aluminium-Zylinderkopf erfolgt die Entwicklung einer Mischbau-Fügetechnologie. - Für hohe thermisch-korrosive Beanspruchungen im Zylinderkopf- und Kolbenboden erfolgt die Entwicklung keramischer Schutzschichten. - Keramische Si3N4-Leichtbau-Turboladerturbinenräder, angepasste Keramik-Metall-Fügetechnologie und reibungsoptimierte Laser-OF-Strukturierung (Lagerstellen der Wellen) sind ein dritter Baustein.

Teilvorhaben: Fügen, Spritzschichten, Laserstrukturierung

Das Projekt "Teilvorhaben: Fügen, Spritzschichten, Laserstrukturierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik durchgeführt. Moderne Verbrennungsmotoren sind hochkomplexe Systeme für deren Effizienzsteigerung es einer ganzheitlichen Betrachtung bedarf. Durch Entwicklungen für die Bereiche Zylinderkopf / Brennraum, Abgasturbolader und Abgaskrümmer basierend auf optimierten Werkstoff- und Schichtsystemen sowie angepassten Werkstoff-Mix ist eine signifikante Effizienzsteigerung und Emissionsreduzierung nachzuweisen. Alternative synthetische Kraftstoffe ohne bzw. mit geringen Anteilen an Stickstoffverbindungen und aromatischen Kohlenwasserstoffen sind bei angestrebten höheren Verbrennungs- und Abgastemperaturen die Basis für reduzierte Emissionen und Aufwendungen zur Abgasreinigung. - Für strömungs- und gewichtsoptimierte direkte Anbindung des Abgaskrümmers aus Stahl an den Aluminium-Zylinderkopf erfolgt die Entwicklung einer Mischbau-Fügetechnologie. - Für hohe thermisch-korrosive Beanspruchungen im Zylinderkopf- und Kolbenboden erfolgt die Entwicklung keramischer Schutzschichten. - Keramische Si3N4-Leichtbau-Turboladerturbinenräder, angepasste Keramik-Metall-Fügetechnologie und reibungsoptimierte Laser-OF-Strukturierung (Lagerstellen der Wellen) sind ein dritter Baustein.

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