Das Projekt "Entwicklung eines verbrauchs- und schadstoffarmen Viertakt-Kleinmotors" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BING Power Systems GmbH durchgeführt.
Das Projekt "Entwicklung eines verbrauchs- und schadstoffarmen Viertakt-Kleinmotors" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BING Power Systems GmbH durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Angesichts der Verknappung der fossilen Brennstoffe sowie zunehmender Forderungen nach Schadstoffreduktion und Klimaschutz treten ein sparsamer Verbrauch und geringe Emissionen auch bei Klein-motoren in den Vordergrund. Gemeint sind damit Anwendungen wie Mopeds und Motorräder, aber auch Rasenmäher oder Motorsägen mit Ottomotoren. Im Gegensatz zu größeren Motoren können keine aufwendigen und kostenintensiven Techniken, wie z. B. Katalysatoren, zum Einsatz kommen, da dies von den Kunden nicht akzeptiert würde, denkt man beispielsweise an Massenmärkte für Motorräder in Asien. Dort ist das Motorrad das Hauptfortbewegungsmittel. Ottomotoren werden entweder mit Saugrohr-Vergasern oder mit Benzineinspritzern betrieben. Für Motorräder kostet ein normaler Vergaser zwischen 10-20 EUR, ein Einspritzer dagegen 100-150 EUR, weshalb letzterer nur für größere Motorräder eingesetzt wird. Die technisch aufwendigere Einspritzung trägt durch genaue Dosierung des Kraftstoffes zur Einsparung bei, während in konventionellen Vergasern, die starr auf einen Hauptlastfall eingestellt sind, Kraftstoff vergeudet wird. Jedoch werden die meisten kleineren Ottomotoren aus Kostengründen mit Vergasern ausgerüstet. Die Firma BING GmbH ist der größte Vergaserhersteller in Deutschland. Zusammen mit dem Institut für Fahrzeugtechnik (IFZN) der Fachhochschule Nürnberg und der sachs engineering GmbH sollte ein elektronisch gesteuerter Vergaser entwickelt werden, der nur ca. 30% eines Einspritzsystems kostet. Durch die Steuerung sollten 10-15% Kraftstoff und Emissionen eingespart werden. Die Kombination dieser ökologischen und ökonomischen Vorteile bietet weltweit beste ermarktungsaussichten, gerade angesichts tendenziell steigender Ölpreise. Fazit: Mit dem Vorhaben wurde das Prinzip der Steuerbarkeit der Gemischzufuhr für Viertakt-Kleinmotoren mit einer getakteten Düse auf Basis von Signalen aus der Zündelektronik nachgewiesen, so dass auch ohne Verwendung einer Lambda-Sonde ein Motorbetrieb mit ? ? 1 für annähernd alle Lastfälle eingestellt werden kann. Es ist ein effizienter Kompromiss zwischen Saugrohr-Vergaser und Einspritzer entstanden, der in puncto Kraftstoffverbrauch und Emissionen bessere Werte erzielt als der Saugrohr-Vergaser, aber kostengünstiger angeboten werden kann als der technisch aufwendigere Einspritzer. Mit dem neuen System werden für kleine Viertakt-Motoren auch in Zukunft verschärfte Abgasnormen eingehalten wer-den können.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Konstruktive und prozesstechnische Entwicklung und Musterbau, Erprobung des 1T-DKWI-Motors" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FZR-Maschinenbau GmbH durchgeführt. Die Zeit der beliebigen Einspeisung von selbst erzeugtem Strom ins öffentliche Stromnetz scheint vorbei zu sein. Wurden bisher KWK-Geräte eher großzügig dimensioniert, so spielt künftig die genaue Auslegung auf den Strom- und Wärmelastgang eines Gebäudes eine maßgebliche Rolle. Ziel ist es, den selbst erzeugten Strom auch selbst zu nutzen und die Anlage möglichst ganzjährig wirtschaftlich zu betreiben. Im Verbundprojekt DKWIMotor wird ein wärmeisoliertes Drehkolbenmotor-Funktionsmuster mit Eintakt-Gaswechsel für den Einsatz in BHKWs entwickelt. Das Entwicklungsziel besteht darin, die Gesamtverluste beim Verbrennungsprozess gegenüber dem Viertaktmotor um 40% zu reduzieren. Es ist vorgesehen, dieses Aggregat als wärmeisolierte Zelle zu gestalten, die kaum Wärmeverluste nach außen aufweist und somit den Wirkungsgrad von 60% auf 75 % steigern würde.
Das Projekt "Teilvorhaben: Konzeption einer Messsonde zur quantitativen zeitaufgelösten Detektion von CNG im Motor mittels IR-Strahlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Laser-Laboratorium Göttingen e.V. durchgeführt. Die aktuelle EU-Verordnung zur Reduktion des CO2-Ausstoßes besagt, dass die durchschnittliche Emission von Neuwagen bis 2021 auf 95 g/km gesenkt werden müssen. Dies kann zum einen durch innovative Technologien, die Kraftstoff sparen, realisiert werden. Zum anderen ermöglicht die Verwendung von Erdgas (CNG, engl.: Compressed Natural Gas) als Treibstoff eine deutliche Reduktion der CO2-Emissionen und damit die Erreichung dieses Ziels. Gas hat gegenüber flüssigen Otto-Kraftstoffen sehr unterschiedliche physikalische Eigenschaften, welche sich direkt auf die Gemischbildung und den Verbrennungsprozess im Motor auswirken. Dies stellt eine Herausforderung bei der Entwicklung effizienter und emissionsarmer CNG-Motoren dar. Hierzu werden dringend Daten über die am Motorzyklus eines PKW-Viertaktmotors beteiligten Gasdichten (Methan, Stickstoff, Sauerstoff, Wasser und Kohlenstoffdioxid) benötigt. Da sich die Prozesse auf einer Zeitskala im Bereich von Millisekunden abspielen, müssen die Dichten mit einer hohen Zeitauflösung gemessen werden. Das Ziel des LLG besteht darin zusammen mit der LaVision GmbH eine IR-basierte Messsonde mit Reflektor für die Untersuchung von CNG-Motoren zu konzipieren, um der oben genannten Herausforderung zu begegnen. Dazu werden die optimalen Detektionsbedingungen für CNG im IR-Bereich unter motorischen Bedingungen untersucht. Zudem werden die weiteren Gasbestandteile Kohlendioxid und Wasser untersucht, um deren Einfluss auf das Kraftstoffsignal zu minimieren. Diese Untersuchungen bilden die Grundlage für die Konstruktion der Messsonde. Der Einsatz der Sonde erfolgt im Saugrohr und im Brennraum eines Motors. Das LLG entwickelt dazu eine Rechenvorschrift um aus den IR-Signalen die Gasdichten zu bestimmen. Der Prototyp der Messsonde wird am Testmotor kalibriert und schließlich am Prüfstandsmotor validiert. Die LaVision GmbH übernimmt anschließend die Integration der Messtechnik und die Volkswagen AG ist Endabnehmer der neuen Technik.
Das Projekt "Untersuchungen ueber den Einfluss alternativer Treib- und Schmierstoffe auf das Emissionsverhalten von Zweitakt-Bootsmotoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut für Chemische Pflanzenphysiologie durchgeführt. Die Abgase aus Bootsmotoren, insbesondere von Zweitaktmotoren, enthalten eine Vielzahl auf Wasserorganismen toxisch wirkender Komponenten. Durch die staendig steigende Zahl von Motorbooten auf dem Bodensee veranlasst, erteilte 1984 die Internationale Gewaesserschutzkommission fuer den Bodensee den Auftrag, Emissionsnormen fuer Bootsmotoren zu entwickeln. Mit den motorentechnischen Untersuchungen wurde das Forschungsinstitut fuer Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart beauftragt. In den vorliegenden Projekten wurden die Abgasimmissionen bei der Verwendung von Benzin, Ethanol, Isooktan/Heptan und verschiedenen sogenannten biologisch leicht abbaubaren Motorenoelen untersucht. Zum Vergleich wurden einige Versuchslaeufe mit einem Katalysator durchgefuehrt. Professor Juettner hatte den Auftrag, die Zusammensetzung der Abgase in Abhaengigkeit von Motorentyp, Betriebsweise und Treibstoffart zu analysieren. Von der LfU wurden parallel dazu oekotoxikologische Untersuchungen an Leuchtbakterien, Daphnien und Fischembryonen durchgefuehrt. Die Abgasimmissionen von Zweitaktbootsmotoren sind um ein vielfaches groesser als diejenigen von Viertaktmotoren, dies wird auch durch die oekotoxikologischen Untersuchungen bestaetigt. Bei Verwendung von Ethanol sinken zwar die Kohlenwasserstoffimmissionen, dagegen steigen die Aldehydimmissionen stark an. Die Verwendung sogenannter biologisch abbaubarer Schmieroele erbrachte keine Verbesserungen. Auch beim Einsatz eines Katalysators konnten die Zweitaktmotoren bestenfalls die Werte von Viertaktern ohne Katalysator erreichen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen bilden die Grundlagen fuer die Einfuehrung von Abgasvorschriften fuer Schiffsmotoren auf dem Bodensee im Jahre 1992.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Entwicklung experimenteller Analyse- und Versuchsmethoden und -software, eines Prüfstandes für die prozess- und bauteiltechnische Analyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BIT GmbH Berliner Institut für Technologietransfer durchgeführt. Die Zeit der beliebigen Einspeisung von selbst erzeugtem Strom ins öffentliche Stromnetz scheint vorbei zu sein. Wurden bisher KWK-Geräte eher großzügig dimensioniert, so spielt künftig die genaue Auslegung auf den Strom- und Wärmelastgang eines Gebäudes eine maßgebliche Rolle. Ziel ist es, den selbst erzeugten Strom auch selbst zu nutzen und die Anlage möglichst ganzjährig sehr wirtschaftlich zu betreiben. Im Verbundprojekt 1TDKWI-Motor wird ein wärmeisolierter Drehkolbenmotor mit Eintakt-Gaswechsel für den Einsatz in BHKWs entwickelt. Das Entwicklungsziel besteht darin, die Gesamtverluste beim Verbrennungsprozess gegenüber dem Viertaktmotor um 40% (Zielwert) zu reduzieren. Es ist vorgesehen, dieses Aggregat als wärmeisolierte Zelle zu gestalten, die kaum Wärmeverluste nach außen aufweist und somit den Wirkungsgrad von 60% auf 75 % steigern würde.
Das Projekt "NOx Reduktion bei Großdieselmotoren durch Anwendung des Millerverfahrens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FMC - Fiedler Motoren consulting Kiel durchgeführt. Zukünftig müssen Großdieselmotoren zunehmend schärfer werdenden Emissionsvorschriften genügen. Der Forschungsmotor 4524 des I.S.F. ist bereits durch motorinterne Maßnahmen, d.h. H.D. -Einspritzung, Brennraumgestaltung, Spätzündung u.ä. weitgehend in Richtung niedrigem Kraftstoffverbrauch, niedriger Rußbildung und minimierten NOx-Werten optimiert worden. Motorinterne Maßnahmen sind besonders attraktiv, da hieraus kein zusätzlicher Aufwand bei Herstellung oder Betrieb des Motors resultiert. Hierzu gehört u.U. die Absenkung der Prozesstemperaturen durch die Anwendung des Millerverfahrens. Im Rahmen des Vorhaben soll versucht werden, die bereits günstigen Werte des Forschungsmotors weiter zu optimieren, hiermit zu ergründen, welche Optimalwerte mit einem kompromisslos optimierten 4-Taktmotor erreicht werden können bzw. durch welche Maßnahmen substantielle NOx-Absenkungen erreicht werden können.
Das Projekt "Instationaere Russ-/Partikelemission von Schiffsdieselmotoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MAN B&W Diesel AG durchgeführt. Aufbauend auf den Ergebnissen des Vorhabens CLEAN (Foerderkennzeichen 1850080C) sollen die Anforderungen an das Motormanagement aufgezeigt werden, um auch bei instationaeren Motorbetrieb (Lastaufschaltung) eine unsichtbare Abgasfahne sicherzustellen. Die Untersuchungen sollen an mittelschnellaufenden Viertaktmotoren durchgefuehrt werden. Des weiteren soll die Partikelemission bei instationaerem Motorbetrieb ermittelt werden. Im Vorfeld muss dazu erst die Eignung optischer Messmethoden, wie im Non-road-Bereich vorgesehen, sowie deren Korrelation mit der fuer Messungen unter 'steady-state conditions'Geo-Thesaurus geeigneten Methode gemaess dem U.S.Federal Register (angewandt in CLEAN) aufgezeigt werden.
Das Projekt "Schadstoffemissionen aus Motoren von Zweiradfahrzeugen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälischer Technischer Überwachungs-Verein, Fahrzeugtechnisches Zentrum, Prüfstelle für die Abgase von Kraftfahrzeugen durchgeführt. Es wurden jeweils 10 Fahrzeuge nach den Vorschriften der ECE-Regelung 40 und 47 auf ihre Abgasemissionen untersucht. Ausser den gasfoermigen Emissionen CO, HC und NOx wurden auch die partikelgebundenen PAH ermittelt. Zusaetzlich wurden die gasfoermigen Emissionen bei konstanten Geschwindigkeiten ermittelt, ausserdem der Einfluss verschiedener Variationen auf die Abgasemissionen. Die Messungen zeigten, dass die Emissionen moderner Kraftraeder die Grenzwerte der ECE-Regelung zum grossen Teil unterschreiten. Die Bestimmung der PAH ergab groessere PAH-Komponenten bei Zwei- als bei Viertaktern. Die Bestimmung der Abgaskomponenten bei konstanten Geschwindigkeiten ergab bei den Fahrzeugen, die der ECE-Regelung 47 unterliegen, tendenziell einen starken CO- und weniger deutlichen HC-Anstieg bei Hoechstgeschwindigkeit. Die Ermittlung der Abgaskomponenten bei den Variationen ergab eine starke Abhaengigkeit der Abgasemissionen von der Wahl der Schaltpunkte und der Leerlauf-CO-Einstellung.
Das Projekt "Innermotorische NOx-Reduzierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. Der sehr gute Wirkungsgrad der Großdieselmotoren resultiert vornehmlich aus den hohen Gastemperaturen während der periodischen Verbrennung im Zylinder. Dadurch sinken Kraftstoffverbrauch und CO2-Emission, allerdings steigern hohe Brennraumtemperaturen und Luftüberschüsse die Bildung von Stickoxiden (NOx) erheblich. Dieser Zielkonflikt - Wirkungsgrad gegen Umweltverträglichkeit - trat in den letzten Jahren bei Schiffsmotoren deutlich in den Vordergrund. Vor allem die strengen Auflagen für Kraftwerke und Straßenfahrzeuge verringerten die landseitigen Emissionen beträchtlich, so dass der relative Anteil der Schiffsantriebe an der globalen Luftverschmutzung anstieg. Daher strebt u.a. die International Maritime Organization (IMO) durch gesetzliche Regelungen eine deutliche Reduzierung der NOx-Emissionen an. Die nenndrehzahlabhängigen NOx-Grenzwerte werden voraussichtlich ab 2004 rückwirkend gelten. Angesichts dieser zu erwartenden internationalen Abgas-Gesetzgebung und nationaler Regelungen sind Motorenhersteller, Werften und Reedereien bestrebt, die zukünftig noch verschärften Grenzwerte nur durch innermotorische Maßnahmen zu unterschreiten. Es ist das übergeordnete Ziel dieses Projektes, die Gemischbildung und Verbrennung in einem modernen Viertakt- Schwerölmotor so zu optimieren, dass spezifische NOx-Emissionen von etwa 6 g/kWh (Zyklus E2) durch innermotorische Maßnahmen erreicht werden. Mit einem modernen mittelschnellaufenden Viertaktmotor, dessen Zylinderdrücke auf ca. 250 bar gesteigert werden können, sollen in diesem Forschungsvorhaben die wesentlichen konstruktiven und betrieblichen Parameter Ventilsteuerzeiten, Verdichtung und Einspritzintensität sinnvoll und systematisch variiert werden. Unter Einsatz von Dieselöl und Schweröl wird durch Anpassung der Gemischbildung und Führung des Verbrennungsprozesses die NOx-Bildung minimiert. Prinzipbedingt werden die schlechten Verbrennungsbedingungen im Teillastbetrieb die schwierigste Hürde darstellen, so dass hier ein weiterer Schwerpunkt der Untersuchungen zu setzen ist.
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