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Extreme Hochdruckeinspritzung alternativer Kraftstoffe - COMO A1 Motorische Untersuchungen

Das Projekt "Extreme Hochdruckeinspritzung alternativer Kraftstoffe - COMO A1 Motorische Untersuchungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Magdeburg, Institut für Mobile Systeme durchgeführt. Im Verlauf dieses Projektes soll der Einfluss eines extrem hohen Einspritzdruckes in Kombination mit alternativen Kraftstoffen auf die Gemischbildung, Verbrennung und Emissionsbildung untersucht werden. Durch die Erhöhung des Einspritzdruckes wird eine bessere Zerstäubung und damit verbunden eine Verringerung der Partikelemissionen sowie des spezifischen Kraftstoffverbrauchs erwartet. Die Höchstdruckeinspritzung bis zu 3000 bar soll dabei erstmals unter Verwendung von alternativen Kraftstoffen (Rapsmethylester, Gas-to-Liquid, hydriertes Pflanzenöl) eingesetzt werden um weitere Emissions- und Verbrauchspotenziale herauszuarbeiten. In einem ersten Schritt wurden dazu der Einspritzverlauf und die -menge alternativer Kraftstoffe mit Hilfe eines Einspritzverlaufsindikators untersucht. In der Einspritzkammer, verbunden mit der dazugehörigen optischen Messtechnik, konnte im Anschluss daran die makroskopische und mikroskopische Spraycharakteristik bei der Einspritzung alternativer Kraftstoffe unter sehr hohem Druck erfasst und bewertet werden. Dabei wurden der Topfendurchmesser und die -geschwindigkeit bis zu einem Einspritzdruck von 3000 bar für alternative Dieselkraftstoffe untersucht. Eine weitere Aufgabe besteht im Auffinden notwendiger Zusammenhänge zur Anpassung der Spritzlochgeometrie der Einspritzdüse an das hohe Druckniveau in Verbindung mit dem jeweiligen Kraftstoff. Hierbei konnte mit Hilfe der CFD-Simulation das Strömungsverhalten des Kraftstoffes in einer modellierten Düse bei extrem hohen Einspritzdrücken abgebildet und untersucht werden. An einem Einzylindermotor (Basis 4-Zylinder CR-Motor) konnte schließlich das Potenzial der Höchstdruckeinspritzung in Kombination mit alternativen Dieselkraftstoffen zur Emissions- und Verbrauchsreduzierung an unterschiedlichen Betriebspunkten aufgezeigt werden.

Spray Propagation, Mixture Formation, Auto-Ignition and Soot Formation of Multi-Component Fuels

Das Projekt "Spray Propagation, Mixture Formation, Auto-Ignition and Soot Formation of Multi-Component Fuels" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt. In previous research projects in the Non-nuclear Energy R + D programmes a number of optical methods have been successfully aplied to observe the behaviour of model fuels like n-heptane or heptamethylnonane and real diesel fuel injected into an observtion chamber under diesel engine conditions, i.e. at high temperatures and high pressures. The main objective of the proposed investigation is the extension of the existing knowledge to the case of multi-component fuels. Various optical techniques will characterize spray formation and propagation, mixture formation of different fuel species, auto-ignition and soot formation after injection into quiescent or turbulent air. The data will be added to the broad data base from pressure chamber experiments which is already available and used for the assessment of the SPEED and SPICE code.

Modellierungsverfahren fuer den Otto-DI-Verbrennungsprozess

Das Projekt "Modellierungsverfahren fuer den Otto-DI-Verbrennungsprozess" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fachbereich Maschinenwesen, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeuge durchgeführt. 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.

Grossprojekt der Bayerischen Forschungsstiftung: Potential neuartiger Einspritzverfahren zur Reduzierung von Russ und NOx bei der Dieselmotorischen Verbrennung

Das Projekt "Grossprojekt der Bayerischen Forschungsstiftung: Potential neuartiger Einspritzverfahren zur Reduzierung von Russ und NOx bei der Dieselmotorischen Verbrennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl A für Thermodynamik durchgeführt. Untersuchung der Gemischbildung, Verbrennung und Schadstoffentstehung in direkteinspritzenden Dieselmotoren mit Hilfe laseroptischer Messmethoden in einer Hochdruckkammer und in einem Einzylinder-Einhubtriebwerk.

Optimierung eines mit Rapsmethylester betriebenen Nutzfahrzeugdieselmotors unter besonderer Beruecksichtigung der Umweltvertraeglichkeit

Das Projekt "Optimierung eines mit Rapsmethylester betriebenen Nutzfahrzeugdieselmotors unter besonderer Beruecksichtigung der Umweltvertraeglichkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutz, Werk Mannheim durchgeführt. Unter Beachtung der kraftstoffspezifischen Eigenschaften soll ein RME-Nutzfahrzeugmotor dargestellt werden, der geringstmoegliche Schadstoffemissionen mit einem guenstigen Kraftstoffverbrauch verbindet.

Direkteinspritzender Wasserstoff-Dieselmotor hoher Leistungsdichte und geringer Abgasemission

Das Projekt "Direkteinspritzender Wasserstoff-Dieselmotor hoher Leistungsdichte und geringer Abgasemission" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl A für Thermodynamik durchgeführt. 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.

Untersuchung des Einflusses von Turbulenz und Kraftstoff auf die Verdampfung und Gemischbildung in Kraftstoff-Einspritzstrahlen

Das Projekt "Untersuchung des Einflusses von Turbulenz und Kraftstoff auf die Verdampfung und Gemischbildung in Kraftstoff-Einspritzstrahlen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt. In diesem Projekt soll der Einfluss von Turbulenz und unterschiedlichen Kraftstoffen auf die Verdampfung und Gemischbildung bei der dieselmotorischen Einspritzung mit Hilfe optischer Messverfahren untersucht werden. Die Untersuchungen werden dabei an einer Einspritzkammer mit guter optischer Zugaenglichkeit unter dieselmotorischen Randbedingungen durchgefuehrt. Unterschiedliche, genau definierte Turbulenzgrade werden dabei mit Hilfe eines an die Kammer adaptierbaren Turbulenzgenerators zur Verfuegung gestellt. Als Messtechniken kommen die Hochgeschwindigkeitsfotografie fuer die Bestimmung der Strahlausbreitung und Verbrennungsvorgaenge, spontane Raman-Spektroskopie zur Messung des oertlichen Luftverhaeltnisses im Einspritzstrahl sowie die Laser-Doppler-Anemometrie (LDA) zur Bestimmung von Gas- und Tropfengeschwindigkeiten zur Anwendung.

Gemischbildung, Zuendverhalten und Russbildung beim dieselmotorischen Arbeitsverfahren

Das Projekt "Gemischbildung, Zuendverhalten und Russbildung beim dieselmotorischen Arbeitsverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt. Im Rahmen dieses Projektes sollen die Russformations- und Russoxidationsvorgaenge im brennenden Kraftstoffstrahl untersucht werden. Dazu soll in einer Druckkammer unter dieselmotorischen Randbedingungen (Druecke bis 60 bar, Temperaturen bis 600 Grad C) der zeitliche Verlauf der optischen Dichte des Einspritzstrahls analysiert werden. Aus der densiometrischen Bildauswertung soll dann ueber die Theorie der Lichtextinktion an kleinen Partikeln unter Zugrundelegung rotationssymetrischer Verhaeltnisse auf die lokale Russmasse im Strahl geschlossen werden. Parallel zu den Aufnahmen zur Lichtextinktion werden Strahlkontur und Flammenausbreitung mit Hochgeschwindigkeitsaufnahmen erfasst. Die Ergebnisse werden mit dem in einem anderen Teilprojekt ermittelten lokalen Luftverhaeltnis, Temperaturen sowie der Tropfengroessenverteilung korreliert. Ein Schwerpunkt bei den Untersuchungen stellt der Einfluss von Hochdruckeinspritzung und einer modulierten bzw mehrphasigen Einspritzung auf die Russentstehungsvorgaenge dar. Einen weiteren Schwerpunkt bilden Untersuchungen zum Einfluss der Turbulenz. Bei den Untersuchungen soll neben Dieselkraftstoff und n-Heptan ein weiterer Kraftstoff mit von Dieselkraftstoff abweichendem Russbildungspotential untersucht werden.

Untersuchung der Gemischbildung und Verbrennung im direkteinspritzenden Viertakt-Ottomotor

Das Projekt "Untersuchung der Gemischbildung und Verbrennung im direkteinspritzenden Viertakt-Ottomotor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt. 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.

Untersuchung der Spuelung und Gemischbildung in einem schlitzgesteuerten Zweitakt-Ottomotor mit luftunterstuetzter direkter Kraftstoffeinspritzung

Das Projekt "Untersuchung der Spuelung und Gemischbildung in einem schlitzgesteuerten Zweitakt-Ottomotor mit luftunterstuetzter direkter Kraftstoffeinspritzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt. Der schlitzgesteuerte Zweitakt-Ottomotor mit luftunterstuetzter Direkteinspritzung stellt eine fuer die Zukunft interessante und erfolgversprechende Alternative zum Viertakt-Ottomotor dar. Zu dieser Bauart sind jedoch hinsichtlich des Zusammenwirkens von Spuelung und innerer Gemischbildung nur wenige grundlegende Veroeffentlichungen bekannt. Allerdings bietet sie ein hohes Potential, da die konstruktive Einfachheit und bauliche Kompaktheit - welche die groessten Vorteile dieses Zweitaktmotors darstellen - beibehalten werden koennen. Darueber hinaus steht zu erwarten, dass durch die luftunterstuetzte direkte Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum die Abgasemissionswerte niedrig zu halten sind. Bereitstellung von Basiswissen fuer die stroemungstechnische Auslegung von schlitzgespuelten Zweitaktmotoren zur Einschaetzung der Spuelqualitaet, des Luftaufwandes und der Gemischbildung. Verbesserung der numerischen Simulation der Spuelstroemung, experimentelle Untersuchung der luftunterstuetzten Direkteinspritzung und Gemischbildung sowie ihre Auswirkung auf den motorischen Prozess.

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