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HC-Rohemissionen beim Kaltstart, in der Warmlaufphase sowie bei Last- und Drehzahl-sprüngen

Das Projekt "HC-Rohemissionen beim Kaltstart, in der Warmlaufphase sowie bei Last- und Drehzahl-sprüngen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Kolbenmaschinen durchgeführt. Die unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen in Ottomotoren, vor allem beim Kaltstart, in der Warmlaufphase und bei Last- und Drehzahlsprüngen, führt neben höherem Kraftstoffverbrauch auch zum Ausstoß von Kohlenwasserstoffen verschiedener Art. Zur toxischen Wirkung einiger Kohlenwasserstoffe auf den menschlichen Organismus werden vor allem die emittierten Alkene für die Entstehung von Ozon und für die Smogbildung verantwortlich gemacht. Durch zahlreiche Untersuchungen wurden mehrere Ursachen für das Auftreten unverbrannter Kohlenwasserstoffe bei ottomotorischer Verbrennung erkannt: Flame-Quenching in Spalten, an Wänden und im wandentfernten Bereich; Absorption und Desorption von Kraftstoff im Öl; flüssiger Kraftstoff im Brennraum bei kaltem oder instationärem Motorbetriebszuständen, wie z.B. Beschleunigungsvorgängen. In diesem Forschungsvorhaben sollen die Bildungsmechanismen unverbrannter Kohlenwasserstoffe in der Kaltstart und Warmlaufphase, sowie im instationären Motorbetrieb untersucht werden. Dabei sollen qualitative Aussagen über die Einflüsse verschiedener Verbrennungsparameter auf die HC-Emissionen, wie z.B. Ladungsbewegung und Flammenausbreitung, in diesen Betriebszuständen gemacht werden. Dies geschieht mit Hilfe modernster Messtechniken, wie der zyklusaufgelösten Messung unverbrannter Kohlenwasserstoffe mittels eines schnellen Flammen Ionisations Detektors, der Lichtleit-Messtechnik zur Erfassung der Flammenausbreitung, sowie das Verfahren Particle Tracking Velocimetry zur Beschreibung der Gasbewegung.

Pruefung der Toxizitaet von Brandgasen

Das Projekt "Pruefung der Toxizitaet von Brandgasen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, Bereich Umwelttechnik durchgeführt. Ein grosser Teil der Todesopfer bei Braenden ist auf die Wirkung toxischer Rauchgasbestandteile zurueckzufuehren. Bei der Pruefung von brennbaren Baustoffen sind durch die DIN 4102 Teil 1 jedoch nur Untersuchungen zum eigentlichen Brandverhalten vorgesehen, eine Untersuchung der Toxizitaet des Brandrauchs wird nicht gefordert. Diese Sichtweise ist kritisch zu hinterfragen, da selbst in sensiblen Bereichen wie Versammlungsstaetten die Verwendung von B1- bzw. B2-Baustoffen als Wand und Deckenverkleidung zulaessig ist. Bei einem Brandausbruch in einem solchen Bereich sind viele Menschen direkt betroffen, so dass die Freisetzung toxischer Produkte dort sehr kritisch ist. Es ist deshalb anzustreben, dass in Bereichen mit hohem Publikumsverkehr wie Versammlungsstaetten nur Baustoffe verwendet werden, die moeglichst wenig toxische Produkte im Brandfall freisetzen. Hierzu ist die Pruefung brennbarer Baustoffe mit einer geeigneten Pruefmethode erforderlich. Labormethoden im kleinen Versuchsmassstab wie z.B. die Methode nach DIN 53436 sind bei brennbaren Baustoffen kaum zur direkten Ermittlung der Gefaehrdung durch toxische Brandprodukte geeignet, da die Freisetzungsgeschwindigkeit, die im realen Brandfall massgeblich durch die Flammenausbreitung bestimmt wird, mit ihnen nicht nachstellbar ist. Mit Versuchsanordnungen in groesserem Massstab wie dem SBI-Test oder dem ISO-Raumecken-Test koennen sehr gut Flammenausbreitung und Zersetzungsgeschwindigkeit ermittelt werden. Ausserdem lassen sich bei diesen Methoden groessere Pruefkoerper oder Materialverbunde, die dem tatsaechlichen Einbauzustand entsprechen, untersuchen. Es bietet sich deshalb an, diese Testmethoden auch zur Pruefung der Toxizitaet von Brand- und Zersetzungsprodukten zu verwenden, indem man die toxischen Bestandteile der Rauchgase quantitativ bestimmt und mit Hilfe von Berechnungsverfahren die Toxizitaet der Rauchgase ermittelt.

Einsatz von Keramik in Verbrennungsmotoren

Das Projekt "Einsatz von Keramik in Verbrennungsmotoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Kolbenmaschinen durchgeführt. Obwohl der direkteinspritzende Ottomotor erst am Anfang der Entwicklung steht, laesst er gegenueber einem vergleichbaren konventionellen Ottomotor mit Saugrohreinspritzung deutlich niedrigere Verbrauchswerte erwarten. Insbesondere im unteren und mittleren Lastbereich, wo aufgrund der heutigen Verkehrsproblematik ein Motor im Fahrzeug ueberwiegend betrieben wird, besitzt der direkteinspritzende Ottomotor aufgrund seiner drosselfreien Laststeuerung (Qualitaetsregelung) und den geringeren Wandwaermeverlusten einen deutlichen Wirkungsgradvorteil. Waehrend die Rohemissionen im Bezug auf Kohlenmonoxid CO im allgemeinen geringer (Magerbetrieb) sind als bei konventionellen Ottomotoren mit Saugrohreinspritzung, ist der Ausstoss an unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und Stickoxiden (NOx) meist hoeher. Grund hierfuer ist eine in noch nicht allen Betriebspunkten abgestimmte Gemischaufbereitung. Hierzu sind umfangreiche Grundlagenuntersuchungen notwendig, die die Auswirkungen der Brennraumform, der Einspritzparameter und der Stroemungsverhaeltnisse auf die Gemischbildung, den Verbrennungsablauf, den Wirkungsgrad (= Verbrauch und CO2-Emission) und die Schadstoffemission aufzeigen. Durch den gezielten Einsatz von keramischen Stoffen an Kolben, Zylinderwaenden und im Zylinderkopf kann die Gemischbildung beim De-Ottomotor moeglicherweise verbessert werden. Direkteinspritzende Ottomotoren japanischer Anbieter erfuellen die europaeischen und amerikanischen Abgasgrenzwerte noch nicht.

Experimentelle Untersuchung der klopfenden Verbrennung: Messung der Flammen- und Druckwellenausbreitung und des Geschwindigkeitsfeldes im Brennraum

Das Projekt "Experimentelle Untersuchung der klopfenden Verbrennung: Messung der Flammen- und Druckwellenausbreitung und des Geschwindigkeitsfeldes im Brennraum" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt. Aufgabenstellung: Ein wirkungsgradbegrenzender Faktor beim Ottomotor ist das Verdichtungsverhaeltnis. Einer im Sinne der Wirkungsgradsteigeruung und damit Verbrauchsreduzierung wuenschenswerten Erhoehung des Verdichtungsverhaeltnisses steht wegen der Motorschaedigung das Problem der klopfenden Verbrennung entgegen. Hierbei handelt es sich, nach heutigem Kenntnisstand, um unkontrollierte Selbstzuendung von Frischgemisch in der Endphase des Verbrennungsprozesses. Diese Selbstzuendungen ereignen sich in deutlichem Abstand von der normalen Flamme, die durch die Zuendkerze zu einem definierten Zeitpunkt erzeugt wurde und sich durch das Frischgemisch sukzessive ausbreitet. Die im Vergleich zur normalen Flammenausbreitungsgeschwindigkeit von ca 30 m/s ungeheuere Schnelligkeit der klopfenden Verbrennung (Ausbreitungsgeschwindigkeiten von Reaktionszonen (Flammen) und Druckwellen bis ca 1500 m/s; Ueberschallbereich) macht die Untersuchung der Vorgaenge sehr schwierig. Bis heute sind die Ursache-Wirkungs-Zusammenhaenge bei der klopfenden Verbrennung und somit der Mechanismus der schnellen Flammenausbreitung nicht geklaert. Gleiches gilt sowohl fuer die Ursachen der einsetzenden Selbstzuendungen als auch fuer die Ursachen der Motorschaeden. Der experimentelle, dh messtechnische Aufwand fuer eine detaillierte Analyse der klopfenden Verbrennung ist erheblich und erfordert groessere Modifikationen am Motor, zB grossflaechige optische Fenster, so dass derartige Untersuchungen Aufgabe grundlegender Forschung sind.

Untersuchung der Ursache-Wirkungs-Zusammenhaenge zwischen Verbrennungsablauf und Schadstoffbildung in einem Dieselmotor mit Hilfe eines neuartigen Messverfahren unter Nutzung von Lichtwellenleitern

Das Projekt "Untersuchung der Ursache-Wirkungs-Zusammenhaenge zwischen Verbrennungsablauf und Schadstoffbildung in einem Dieselmotor mit Hilfe eines neuartigen Messverfahren unter Nutzung von Lichtwellenleitern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt. Zur Erfassung der Flammenausbreitung sowie von oertlichen Flammentemperaturen und Russkonzentrationen wird die Vielfach-Lichtleiter-Messtechnik eingesetzt. Bei diesem Messverfahren wird die von der Flamme emittierte Strahlung ueber eine Vielzahl von optischen Sonden im Brennraum aufgenommen und hinsichtlich unterschiedlicher Kriterien ausgewertet. So kann einerseits die oertliche und zeitliche Flammenausbreitung im Brennraum bestimmt werden, andererseits erlaubt die Auswertung der Lichtsignale mit Hilfe der Zwei-Farben-Methode Aussagen ueber die Temperaturverteilung und die Russkonzentration. Dieses neuartige Messverfahren gestattet die Messung dieser Groessen ohne messtechnisch bedingte Beeinflussung der Verbrennung. Durch eine geeignete Variation von dieselmotorischen Einstell- und Konstruktionsparametern sollen die Grundzusammenhaenge zwischen den verschiedenen Einflussgroessen und den ermittelten Messwerten geklaert werden. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die gewonnenen Erkenntnisse zur gezielten Optimierung des dieselmotorischen Brennverfahrens, insbesondere hinsichtlich der Reduzierung von Schadstoffemissionen zu benutzen.

Wirkungsgradoptimierung von LKW-Dieselmotoren unter Beruecksichtigung der gueltigen Abgasvorschriften

Das Projekt "Wirkungsgradoptimierung von LKW-Dieselmotoren unter Beruecksichtigung der gueltigen Abgasvorschriften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt.

Untersuchungen klopfender Verbrennung in Ottomotoren mit Hilfe fotoelektrischer Methoden

Das Projekt "Untersuchungen klopfender Verbrennung in Ottomotoren mit Hilfe fotoelektrischer Methoden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt.

Anwendung optischer und spektroskopischer Messtechniken zur Untersuchung homogener Verbrennung und Klopfen im Ottomotor

Das Projekt "Anwendung optischer und spektroskopischer Messtechniken zur Untersuchung homogener Verbrennung und Klopfen im Ottomotor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt.

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