Das Projekt "Vorhaben: Entwicklung neuartiger Regelungsstrukturen und thermodynamischer Modelle für Dual-Fuel-Motoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum für Verbrennungsmotoren und Thermodynamik Rostock GmbH durchgeführt. Erdgas- und Flüssigbrennstoff-betriebenen Dual-Fuel Großmotoren kommt kurz-, mittel- und langfristig eine erheblich gesteigerte Bedeutung als Antriebsmaschinen und Stromerzeuger an Bord von Schiffen zu. Zur Nutzung möglicher Potenziale in Bezug auf Leistungsdichte, Wirkungsgrad und Emissionen (insbesondere bzgl. CO2, NOx, SOx, Partikel/Ruß und Methan) bedarf es jedoch neuer technischer Maßnahmen und Entwicklungsmethoden, die ein adaptives Verbrennungsmanagement bei variierenden Brenngasqualitäten und Zusammensetzungen erlauben. Auf Grundlage neuartiger Simulationsansätze und umfangreicher experimenteller Untersuchungen an einem 1-Zylinder Forschungsmotor sollen deshalb im Rahmen des hier beantragten Verbundprojektes die Auswirkungen und Potenziale eines variablen effektiven Verdichtungsverhältnisses auf Basis flexibler Ventilsteuerzeiten (extensiver Miller-Zyklus) in Kombination mit Hochaufladung, Ladeluftkühlung und variabler Zündung ermittelt werden. Unter Einbeziehung und Erweiterung hochmoderner, zylinderdruckbasierter Regelungsstrategien können damit adaptive Verbrennungskonzepte entwickelt werden, die eine optimale Betriebsweise eines Motors bei unterschiedlichen Brenngasen und Umgebungsbedingungen zulassen. Insofern besitzt das hier beantragte Projekt eine hohe Relevanz für zukünftige effiziente und emissionsarme Motorengenerationen sowie eine Beschleunigung der dazugehörigen Entwicklungsprozesse.
Das Projekt "Vorhaben: Dual-Fuel-Motorbetrieb bei variierenden Gaszusammensetzungen - Ableitung adaptiver Regelungs- und Verbrennungskonzepte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Lehrstuhl für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren durchgeführt. Auf Grundlage neuartiger Simulationsansätze und umfangreicher experimenteller Untersuchungen an einem 1-Zylinder Forschungsmotor werden im Rahmen des hier beantragten Verbundprojektes die Auswirkungen und Potenziale eines variablen effektiven Verdichtungsverhältnisses auf Basis flexibler Ventilsteuerzeiten (extensiver Miller-Zyklus) in Kombination mit Hochaufladung, Ladeluftkühlung und variabler Zündung untersucht. Unter Einbeziehung und Erweiterung zylinderdruckbasierter Regelungsstrategien können damit adaptive Verbrennungskonzepte entwickelt werden, die eine optimale Betriebsweise eines Motors bei unterschiedlichen Brenngasen und Umgebungsbedingungen zulassen. Das entwickelte Konzept soll es ermöglichen, mit ein und derselben Motorenkonfiguration sowohl Erdgas als auch LPG effizient und schadstoffarm motorisch umzusetzen. Die Abgaswerte und Wirkungsgrade in Serie befindlicher Motoren für die jeweiligen Brenngase sollen dabei im Versuchsbetrieb nachweislich unter- bzw. überboten werden. Das Projekt besitzt eine hohe Relevanz für zukünftige effiziente und emissionsarme Motorengenerationen sowie eine Beschleunigung der dazugehörigen Entwicklungsprozesse.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Überführung der Prüfmethode in Dienstleistung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TEC4FUELS GmbH durchgeführt. Übergeordnetes gemeinsames Ziel der Projektpartner innerhalb des Vorhabens ist es, Pflanzenöl als Teil der Multi-Fuel Einsatzstrategie zum Einsatz zu ertüchtigen. Die hierzu zu erreichenden Teilziele sind, einsatzbereite Strategien zur Minderung und, wenn möglich, Vermeidung von Ablagerungen in und am Dieselinjektor beim Einsatz von Pflanzenölkraftstoff in der Landwirtschaft zu entwickeln, um Stillstandzeiten der landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuge sowohl infolge IDID als auch infolge äußerer Ablagerungen ('External Diesel Injector Deposits', EDID) an den Injektoren zu vermeiden. Für beide Ablagerungstypen sollen kritische Betriebspunkte (Fahrzyklen) die zu verstärkter Ablagerungsbildung führen können, identifiziert werden. Anhand der Untersuchungsergebnisse sollen schließlich Strategien zur Vermeidung von Ablagerungsbildung sowie eine Injektor-Regeneration im laufenden Betrieb entwickelt werden. Erkannte Strategien sollen zur Einsatzreife geführt werden. Für die erfolgreiche Applikation einer Regeneration wird eine Frühindikation entstehender Ablagerungen (IDID und EDID) entwickelt. Diese Ziele werden insbesondere aufbauend auf den Ergebnissen des 'ABM'-Projektes bezüglich EDID, dem 'ENIAK'-Projekt hinsichtlich IDID sowie den vom TFZ betreuten Praxisversuchen bezüglich Rapsöleinsatz im Traktor verfolgt. Es ist geplant, die am OWI entwickelte Prüfmethode in eine kommerziell offerierbare Dienstleistung zu überführen. Hierzu wird T4F eng mit dem OWI kooperieren und OWI bei der Auslegung der Prüfmethode und der Versuchsdurchführung zu unterstützen. Hierbei wird besonders auf die Aspekte geachtet, die für wissenschaftliche Untersuchungen von geringerer Bedeutung, für eine potenzielle wiederkehrende Dienstleistung jedoch wichtig sind. Dies betrifft u.a. geringen Aufwand bei Versuchsvor- und Nachbereitung und Umrüstzeiten und Wartungskosten. T4F wird hierzu auch die Betreuung eines Prüflaufs übernehmen und ferner den potenziellen Markt evaluieren.
Das Projekt "Teilvorhaben 5: Untersuchungen am Traktor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe, Technologie- und Förderzentrum durchgeführt. Übergeordnetes gemeinsames Ziel der Projektpartner innerhalb des Vorhabens ist es, Pflanzenöl als Teil der Multi-Fuel Einsatzstrategie zum Einsatz zu ertüchtigen. Die hierzu zu erreichenden Teilziele sind, einsatzbereite Strategien zur Minderung und, wenn möglich, Vermeidung von Ablagerungen in und am Dieselinjektor beim Einsatz von Pflanzenölkraftstoff in der Landwirtschaft zu entwickeln, um Stillstandzeiten der landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuge sowohl infolge IDID als auch infolge äußerer Ablagerungen ('External Diesel Injector Deposits', EDID) an den Injektoren zu vermeiden. Für beide Ablagerungstypen sollen kritische Betriebspunkte (Fahrzyklen) die zu verstärkter Ablagerungsbildung führen können, identifiziert werden. Anhand der Untersuchungsergebnisse sollen schließlich Strategien zur Vermeidung von Ablagerungsbildung sowie eine Injektor-Regeneration im laufenden Betrieb entwickelt werden. Erkannte Strategien sollen zur Einsatzreife geführt werden. Für die erfolgreiche Applikation einer Regeneration wird eine Frühindikation entstehender Ablagerungen (IDID und EDID) entwickelt. Diese Ziele werden insbesondere aufbauend auf den Ergebnissen des 'ABM'-Projektes bezüglich EDID, dem 'ENIAK'-Projekt hinsichtlich IDID sowie den vom TFZ betreuten Praxisversuchen bezüglich Rapsöleinsatz im Traktor verfolgt. Die wesentlichen Aufgaben des TFZ im Rahmen des Vorhabens sind: a) Erfassung der Einsatzbedingungen von Injektoren in ein bis zwei Traktoren im Praxiseinsatz b) Identifizierung charakteristischer Einsatzbedingungen und Ableiten von Prüfzyklen c) Alterung und Begutachtung von Injektoren d) Testläufe mit verschiedenen Kraftstoffen am Traktorenprüfstand e) Ermittlung von Kenndaten, die die Bildung von Ablagerungen am Injektor beschreiben f) Entwicklung von Strategien zur Vermeidung von Ablagerungen g) Validierung von Maßnahmen zur Vermeidung von Ablagerungen an Injektoren im Traktormotor h) Diskussion und Veröffentlichung der Ergebnisse.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Entwicklung einer Prüfmethode" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von OWI Öl-Wärme-Institut Aachen GmbH durchgeführt. Übergeordnetes gemeinsames Ziel der Projektpartner innerhalb des Vorhabens ist es, Pflanzenöl als Teil der Multi-Fuel Einsatzstrategie zum Einsatz zu ertüchtigen. Die hierzu zu erreichenden Teilziele sind, einsatzbereite Strategien zur Minderung und, wenn möglich, Vermeidung von Ablagerungen in und am Dieselinjektor beim Einsatz von Pflanzenölkraftstoff in der Landwirtschaft zu entwickeln, um Stillstandzeiten der landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuge sowohl infolge IDID als auch infolge äußerer Ablagerungen ('External Diesel Injector Deposits', EDID) an den Injektoren zu vermeiden. Für beide Ablagerungstypen sollen kritische Betriebspunkte (Fahrzyklen) die zu verstärkter Ablagerungsbildung führen können, identifiziert werden. Anhand der Untersuchungsergebnisse sollen schließlich Strategien zur Vermeidung von Ablagerungsbildung sowie eine Injektor-Regeneration im laufenden Betrieb entwickelt werden. Erkannte Strategien sollen zur Einsatzreife geführt werden. Für die erfolgreiche Applikation einer Regeneration wird eine Frühindikation entstehender Ablagerungen (IDID und EDID) entwickelt. Diese Ziele werden insbesondere aufbauend auf den Ergebnissen des 'ABM'-Projektes bezüglich EDID, dem 'ENIAK'-Projekt hinsichtlich IDID sowie den vom TFZ betreuten Praxisversuchen bezüglich Rapsöleinsatz im Traktor verfolgt. Geplant ist die Entwicklung einer Prüfmethode für den zu optimierenden Injektorprüfstand als Common-Rail-Prüfstand ohne motorische Verbrennung. Der Fokus liegt auf einem Kraftstoff basierend auf Pflanzenöl. Reale Betriebsbedingungen sollen nachgebildet und untersucht werden. Für die realistische und dennoch zeitgeraffte Nachbildung der Betriebszyklen im realen Einsatz muss ein geeignetes dynamisches Prüfprogramm entwickelt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Äußere Injektorablagerungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von regineering GmbH durchgeführt. Übergeordnetes gemeinsames Ziel der Projektpartner innerhalb des Vorhabens ist es, Pflanzenöl als Teil der Multi-Fuel Einsatzstrategie zum Einsatz zu ertüchtigen. Die hierzu zu erreichenden Teilziele sind, einsatzbereite Strategien zur Minderung und, wenn möglich, Vermeidung von Ablagerungen in und am Dieselinjektor beim Einsatz von Pflanzenölkraftstoff in der Landwirtschaft zu entwickeln, um Stillstandzeiten der landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuge sowohl infolge IDID als auch infolge äußerer Ablagerungen ('External Diesel Injector Deposits', EDID) an den Injektoren zu vermeiden. Für beide Ablagerungstypen sollen kritische Betriebspunkte (Fahrzyklen) die zu verstärkter Ablagerungsbildung führen können, identifiziert werden. Anhand der Untersuchungsergebnisse sollen schließlich Strategien zur Vermeidung von Ablagerungsbildung sowie eine Injektor-Regeneration im laufenden Betrieb entwickelt werden. Erkannte Strategien sollen zur Einsatzreife geführt werden. Für die erfolgreiche Applikation einer Regeneration wird eine Frühindikation entstehender Ablagerungen (IDID und EDID) entwickelt. Diese Ziele werden insbesondere aufbauend auf den Ergebnissen des 'ABM'-Projektes bezüglich EDID, dem 'ENIAK'-Projekt hinsichtlich IDID sowie den vom TFZ betreuten Praxisversuchen bezüglich Rapsöleinsatz im Traktor verfolgt. Der Fokus der regineering GmbH liegt auf der Untersuchung von technischen Lösungen zur Vermeidung von äußeren Injektorablagerungen und ihr Transfer in vermarktungsfähige Produkte. Es wird direkt an Forschungsergebnisse aus dem Vorgängerprojekt 'Ablagerungsbildungsmechanismen' (ABM) angeknüpft. Die bereits erarbeiteten Ursachen für die Ablagerungsbildung sollen nun gezielt beeinflusst und Gegenstrategien verfolgt werden. Die daraus entstehenden technischen Lösungen werden dabei auf dem Vollmotorenprüfstand ausreichend getestet und ein entsprechendes Maßnahmenpaket entwickelt.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Additivierung der biogenen Kraftstoffe hinsichtlich der Ablagerungsbildung und Kraftstoffstabilität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ERC Additiv GmbH durchgeführt. Übergeordnetes gemeinsames Ziel der Projektpartner innerhalb des Vorhabens ist es, Pflanzenöl als Teil der Multi-Fuel Einsatzstrategie zum Einsatz zu ertüchtigen. Die hierzu zu erreichenden Teilziele sind, einsatzbereite Strategien zur Minderung und, wenn möglich, Vermeidung von Ablagerungen in und am Dieselinjektor beim Einsatz von Pflanzenölkraftstoff in der Landwirtschaft zu entwickeln, um Stillstandzeiten der landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuge sowohl infolge IDID als auch infolge äußerer Ablagerungen ('External Diesel Injector Deposits', EDID) an den Injektoren zu vermeiden. Für beide Ablagerungstypen sollen kritische Betriebspunkte (Fahrzyklen) die zu verstärkter Ablagerungsbildung führen können, identifiziert werden. Anhand der Untersuchungsergebnisse sollen schließlich Strategien zur Vermeidung von Ablagerungsbildung sowie eine Injektor-Regeneration im laufenden Betrieb entwickelt werden. Erkannte Strategien sollen zur Einsatzreife geführt werden. Für die erfolgreiche Applikation einer Regeneration wird eine Frühindikation entstehender Ablagerungen (IDID und EDID) entwickelt. Diese Ziele werden insbesondere aufbauend auf den Ergebnissen des 'ABM'-Projektes bezüglich EDID, dem 'ENIAK'-Projekt hinsichtlich IDID sowie den vom TFZ betreuten Praxisversuchen bezüglich Rapsöleinsatz im Traktor verfolgt.
Das Projekt "Vorhaben: Motorkonzeption und Verbrennungsentwicklung am thermodynamischen Einzylindermotor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MTU Friedrichshafen GmbH durchgeführt. Das Teilvorhaben der MTU dient in erster Linie der Überführung der universitären Grundlagenforschung in die industrielle Forschung und Technologieentwicklung, um die Grundlagen für die Entwicklung eines zukünftigen äußerst umweltfreundlichen Motors zum Antrieb von Arbeitsschiffen, wie z.B. Hafenschleppern oder Fähren, zu schaffen. Damit stellen diese Arbeiten die Basis für weitere, teilweise über dieses Projekt hinausgehende Technologie- und Serienentwicklungsumfänge dar. Der zu entwickelnde Motor ermöglicht zum einen den Betrieb mit Erdgas zum anderen mit flüssigen Kraftstoffen wie Methanol oder Ethanol. Dadurch hat er ein hohes Potenzial zur Absenkung der Treibhausgasemissionen bei gleichzeitiger Beibehaltung der sehr guten Eigenschaften heutiger schnelllaufender Dieselmotoren. In den MTU-Umfängen ist die Begleitung und Unterstützung der universitären Forschung geplant. In eigenen Versuchen am thermodynamischen Einzylindermotor unter Begleitung mit den analytischen Umfängen wird MTU in den Arbeitspaketen 2 und 3 die Technologien am Einzylinder soweit vorbereiten, dass am Ende des Projektes die Technologieentwicklung am Vollmotor erfolgen und darauf folgend die Entscheidung für eine Serienentwicklung erfolgen kann Der Arbeitsplan der MTU setzt als Basis die Entwicklungsaktivitäten im AP1 bei L'Orange voraus. MTU wird die universitäre Grundlagenforschung begleiten und die erforderlichen Injektoren und Zylinderköpfe für die Forschungsstellen bereitstellen. In den Arbeitspaketen 2 und 3 ist zudem als Schwerpunkt des Projektes geplant, MTU-eigene Versuche am thermodynamischen Einzylinder für die o.g. Ziele durchzuführen. In den Arbeitspaketen 4 und 5 sind im Rahmen des Projektes lediglich die Grundlagenforschungsanteile an den Hochschulinstitut geplant.
Das Projekt "Vorhaben: Dual-Fuel-Plattforminjektor mit Common-Rail-Technologie für die Hochdruck-Direkteinspritzung von Gas- und Flüssigkraftstoff für zukünftige Brennverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von L'Orange GmbH durchgeführt. Das Teilvorhaben hat zum Ziel ein Injektorkonzept mit Common-Rail-Technologie für einen schnelllaufenden Dieselmotor zu entwickeln und bereitzustellen. Aus dem Injektorkonzept sollen für verschiedene Brennverfahren Injektorvarianten abgeleitet werden, die einen flexiblen Motorbetrieb im gesamten Lastbereich mit mehreren Kraftstoffen in beliebigen Anteilen (Mischbetrieb) oder mit jeweils einem der Kraftstoffe ermöglichen. Im Rahmen dieses Teilvorhabens sollen neue Methoden zur Entwicklung, Erprobung und Bauteilfertigung insbesondere für Injektoren zur von Gas erarbeitet werden. Dies umfasst die Erstellung von Simulationsmodellen zur Berechnung der Strömungszustände im Injektor und am Düsenaustritt, die Festigkeitsberechnung, die Applikation von Messtechnik und den Versuchsaufbau für die Funktions- und Dauerlauferprobung.
Das Projekt "Vorhaben: Experimentelle und numerische Grundlagenuntersuchung zu flexiblen direkteinspritzenden Motoren für die Schifffahrt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Thermodynamik durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens 'FlexDi-TD' im Kontext des Verbundes 'FlexDi' ist die Generierung der erforderlichen Grundlagen und des Verständnisses der beim pilotierten Diffusionsbrennverfahren ablaufenden physikalischen und chemischen Prozesse durch Grundlagenversuche und Simulation sowie die Bereitstellung und Validierung der erforderlichen numerischen Werkzeuge. Im Zentrum der Untersuchungen steht die mit Diesel pilotierte Diffusionsverbrennung von Methan, wobei gasdynamische Effekte, Mischungsbildung, Zündung und Verbrennungsverlauf sowie die Zyklenstabilität an zwei bestehenden Versuchsanlagen detailliert experimentell untersucht werden. Ein Schwerpunkt liegt auf optischen Messungen, die neue Einblicke in diese Teilprozesse liefern und deren Wechselwirkungen zeigen sollen. Parallel dazu erfolgt die Entwicklung eines numerischen Verbrennungsmodells aufbauend auf einem bestehenden kommerziellen CFD-Code, das mit den experimentellen Ergebnissen validiert werden soll. Im weiteren Verlauf wird durch frühe Injektion eine partielle Vormischung des Methans erzeugt, sowie eine Substitution durch alternative Brennstoffe (Ethanol/Methanol statt Methan, DME statt Diesel) untersucht. Eine Herausforderung besteht darin, all diese Effekte numerisch abbilden zu können.
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