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VBT-Kolloquium

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  Projekt-Steckbrief

Projektname:

Reaktivität von Partikeln aus Ottomotoren: Beziehung zu Partikeleigenschaften und motorische Einflussparameter 

Projektkürzel: Partikelreaktivität_316493809 
Projektlaufzeit: 5/2017 - 4/2019 
Gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG (http://www.dfg.de
Beschreibung:
In der europäischen Abgasgesetzgebung sind die Partikelemissionen von Ottomotoren mit Direkteinspritzung ein neues Kernthema. Grund dafür ist die im Vergleich zu Ottomotoren mit Saugrohreinspritzung unterschiedliche Gemischbildung. Die feinen und ultrafeinen Partikeln wirken sich durch ihre Lungengängigkeit schädlich auf den Organismus aus. Die Entwicklung von Ottomotoren zielt gegenwärtig darauf ab, die Partikelemission durch Abgasnachbehandlung, z.B über einen Partikelfilter zu reduzieren. Die Minimierung des technischen Aufwands der Abgasnachbehandlung z.B. durch Steuerung des Partikelabbrands ist hierbei eine wesentliche Aufgabe.
Der Partikelabbrand auf dem Partikelfilter wird durch die Reaktivität der Partikeln beeinflusst. Die Reaktivität der Partikeln wiederum ist durch Eigenschaften der Partikeln bestimmt, die sich beim Motorbetrieb einstellen. Bei bekannten Eigenschafts-Reaktivitäts-Beziehungen kann somit die Reaktivität der Partikel über den Motorbetrieb eingestellt werden.Hauptziel des Forschungsvorhabens ist die Erhöhung der Reaktivität von Rußpartikeln aus Ottomotoren mit Direkteinspritzung durch motorische Betriebsparameter.
Hierfür sollen Eigenschafts-Reaktivitäts-Beziehungen gewonnen werden, die die Grundlagen zur Steigerung der Reaktivität von aus Ottomotoren emittierten Partikeln bilden.Ein weiteres Ziel ist, die für die Reaktivität der Rußteilchen wesentlichen Eigenschaften in synthetischen Rußteilchen aus Modellflammen zu generieren, um den Aufwand der Erzeugung von Partikeln durch langwierige Versuche am Motorprüfstand zu minimieren.Ein drittes Ziel ist, strukturelle Eigenschaften der Rußpartikeln, die für deren Reaktivität verantwortlich sind, in-situ während der Entstehung und Nachoxidation der Partikeln im Motor und in Modellflammen zu verfolgen.
Zur Erreichung dieser Ziele werden an einem Einzylinder-Forschungsmotor unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen Partikeln erzeugt. Die Partikeln aus dem Forschungsmotor werden hinsichtlich ihrer Reaktivität, Struktur und weiterer Eigenschaften ex-situ untersucht, so dass Eigenschafts-Reaktivitäts-Beziehungen gewonnen werden können. Darüber hinaus wird versucht, solche Eigenschaften an Rußteilchen zu generieren, die in einem Modellbrenner erzeugt und konditioniert werden. Die Reaktivität von Partikeln wird vermutlich durch die Ordnung, Orientierung und Ausdehnung von Graphenschichten sowie die Oberflächeneigenschaften bestimmt. Im Forschungsvorhaben soll versucht werden, solche Eigenschaften während der Entstehung der Rußteilchen und deren Geschichte in den Modellflammen und während der motorischen Verbrennung zu bestimmen und auf optische Eigenschaften zurückzuführen. Hierfür werden ebenfalls Modellflammen und ein zweiter Forschungsmotor mit optischem Zugang eingesetzt, in dem solche Eigenschaften gemessen werden können und in dem der Verbrennungsablauf durch tomographische und endoskopische Verfahren zeitlich und örtlich aufgelöst verfolgt werden kann.
 
 
Projektleiter: Dr.-Ing. Alexandra Loukou
Prof. Dr.-Ing. Dimosthenis Trimis
Prof. Dr.-Ing. Henning Bockhorn
Mitarbeiter: M.Sc. Fabian Hagen