Untersuchung innermotorischer Einflussgrößen auf die Partikelemission eines Ottomotors mit Direkteinspritzung PDF Download
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Author: Helge Dageförde Publisher: Logos Verlag Berlin GmbH ISBN: 3832540547 Category : Technology & Engineering Languages : de Pages : 184
Book Description
Die Dissertation behandelt die Auswirkungen innermotorischer Einflussgrößen auf die Partikelemissionen eines Ottomotors mit Direkteinspritzung. Im Fokus der Arbeit stehen sowohl die Ermittlung der Ursachen von Partikelemissionen als auch die Ableitung möglicher Maßnahmen zu ihrer Reduktion. Dazu stellt die detaillierte Betrachtung der Gemischbildung als Summe aus Ladungsbewegung, Kraftstoffeinbringung sowie Kraftstoffbeschaffenheit einen wesentlichen Teil der Arbeit dar. Zunächst wird die Gemischbildung und Verbrennung in Voruntersuchungen an einem Einhubtriebwerk mit Hilfe umfassender optischer Messtechnik analysiert. Neben etablierten Messmethoden wie Schattenrissaufnahmen und Particle Image Velocimetry wird während der Verbrennung die Zwei-Farben-Pyrometrie verwendet. Um auch eine räumliche Zuordnung der mit ihr analysierten Rußstrahlung zu ermöglichen, wird die Messtechnik zu einer zweidimensionalen Messmethode erweitert. Die Untersuchungen identifizieren den Grad der Bauteilbenetzung, die Gemischhomogenisierung, den Brennverlauf sowie den Ort der Entflammung als die wesentlichen das Rußeigenleuchten beeinflussenden Faktoren. Die motorischen Untersuchungen werden an einem Einzylinder-Forschungsmotor in drei zyklusrelevanten Betriebspunkten durchgeführt. Es werden verschiedene Faktoren systematisch auf Ihren Einfluss auf die Partikelbildung und -oxidation diskutiert. Zur innermotorischen Analyse kommen erneut optische Messtechniken zum Einsatz. Im Abgas wird neben gasförmigen Schadstoffen die Partikelanzahlkonzentration gemessen sowie in ausgewählten Untersuchungen auch die Morphologie und chemische Zusammensetzung der Partikel analysiert. Ergänzend zu den bereits am Einhubtriebwerk identifizierten Partikeleinflussgrößen zeigen sich Ablagerungen im Brennraum (speziell an der Injektorspitze) sowie Öleintrag in den Brennraum als potenzielle Partikelquellen. Abschließend wird auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse am Beispiel des Katalysatorheizbetriebs das Potenzial verschiedener applikativer Maßnahmen zur Darstellung eines niedrigen Partikelausstoßes bei gleichzeitig geringen gasförmigen Emissionen und Verbrennungsschwankungen dargestellt.
Author: Helge Dageförde Publisher: Logos Verlag Berlin GmbH ISBN: 3832540547 Category : Technology & Engineering Languages : de Pages : 184
Book Description
Die Dissertation behandelt die Auswirkungen innermotorischer Einflussgrößen auf die Partikelemissionen eines Ottomotors mit Direkteinspritzung. Im Fokus der Arbeit stehen sowohl die Ermittlung der Ursachen von Partikelemissionen als auch die Ableitung möglicher Maßnahmen zu ihrer Reduktion. Dazu stellt die detaillierte Betrachtung der Gemischbildung als Summe aus Ladungsbewegung, Kraftstoffeinbringung sowie Kraftstoffbeschaffenheit einen wesentlichen Teil der Arbeit dar. Zunächst wird die Gemischbildung und Verbrennung in Voruntersuchungen an einem Einhubtriebwerk mit Hilfe umfassender optischer Messtechnik analysiert. Neben etablierten Messmethoden wie Schattenrissaufnahmen und Particle Image Velocimetry wird während der Verbrennung die Zwei-Farben-Pyrometrie verwendet. Um auch eine räumliche Zuordnung der mit ihr analysierten Rußstrahlung zu ermöglichen, wird die Messtechnik zu einer zweidimensionalen Messmethode erweitert. Die Untersuchungen identifizieren den Grad der Bauteilbenetzung, die Gemischhomogenisierung, den Brennverlauf sowie den Ort der Entflammung als die wesentlichen das Rußeigenleuchten beeinflussenden Faktoren. Die motorischen Untersuchungen werden an einem Einzylinder-Forschungsmotor in drei zyklusrelevanten Betriebspunkten durchgeführt. Es werden verschiedene Faktoren systematisch auf Ihren Einfluss auf die Partikelbildung und -oxidation diskutiert. Zur innermotorischen Analyse kommen erneut optische Messtechniken zum Einsatz. Im Abgas wird neben gasförmigen Schadstoffen die Partikelanzahlkonzentration gemessen sowie in ausgewählten Untersuchungen auch die Morphologie und chemische Zusammensetzung der Partikel analysiert. Ergänzend zu den bereits am Einhubtriebwerk identifizierten Partikeleinflussgrößen zeigen sich Ablagerungen im Brennraum (speziell an der Injektorspitze) sowie Öleintrag in den Brennraum als potenzielle Partikelquellen. Abschließend wird auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse am Beispiel des Katalysatorheizbetriebs das Potenzial verschiedener applikativer Maßnahmen zur Darstellung eines niedrigen Partikelausstoßes bei gleichzeitig geringen gasförmigen Emissionen und Verbrennungsschwankungen dargestellt.
Author: Thorsten Boger Publisher: SAE International ISBN: 0768094178 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 350
Book Description
For years, diesel engines have been the focus of particulate matter emission reductions. Now, however, modern diesel engines emit less particles than a comparable gasoline engine. This transformation necessitates an introduction of particulate reduction strategies for the gasoline-powered vehicle. Many strategies can be leveraged from diesel engines, but new combustion and engine control technologies will be needed to meet the latest gasoline regulations across the globe. Particulate reduction is a critical health concern in addition to the regulatory requirements. This is a vital issue with real-world implications. Reducing Particulate Emissions in Gasoline Engines encompasses the current strategies and technologies used to reduce particulates to meet regulatory requirements and curtail health hazards - reviewing principles and applications of these techniques. Highlights and features in the book include: Gasoline particulate filter design, function and applications Coated and uncoated three way catalyst design and integration Measurement of gasoline particulate matter emission, both laboratory and PEMS The goal is to provide a comprehensive assessment of gasoline particulate emission control to meet regulatory and health requirements - appealing to calibration, development and testing engineers alike.
Author: Markus Bertsch Publisher: Logos Verlag Berlin GmbH ISBN: 3832544038 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 170
Book Description
This thesis discusses experimental investigations to reduce particle number emissions from gasoline engines with direct injection. Measures on a single cylinder research engine with combined usage of a particle number measurement system, a particle size distribution measurement system as well as optical diagnostics and thermodynamic analysis enable an in-depth assessment of particle formation and oxidation. Therefore, numerous optical diagnostic techniques for spray visualisation (Mie-scattering, High-Speed PIV) and soot detection (High-Speed-Imaging, Fiber optical diagnostics) are deployed. Two injectors with different hydraulic flows but identical spray-targeting are characterised and compared by measurements in a pressurised chamber. The operation at higher engine load and low engine speed is in the focus of the experimental work at the engine test bench. Thereby, the low flow velocities in the combustion chamber, caused by the low engine speed, as well as the large amount of fuel injected are major challenges for the mixture formation process. A substantial part of the thesis thus focusses on the detailed analysis of the mixture formation process, which is consisting of fuel injection, interaction of the in-cylinder charge motion with the fuel injected and the fuel properties. Measures for the optimisation of the mixture formation process and the minimisation of the particle number emissions are analysed and evaluated. The charge motion is manipulated by the impression of a directed flow, the variation of the valve timings and valve open curve. The injection process is influenced by a reduction of the hydraulic flow of the injector and an increase of the injection pressure up to 50 MPa. The investigations show fundamental effects and potentials of different variation parameters concerning their emissions reduction potential at the exemplary operation at high engine load. Due to the simultaneous analysis of the in-cylinder charge motion and a thermodynamic analysis, the results can be transferred to different engines.
Author: Rainer Hofer Publisher: Royal Society of Chemistry ISBN: 1847552684 Category : Science Languages : en Pages : 525
Book Description
Limited supplies of fossil fuels and concerns about global warming have created a strong desire to solve the resource issue in the age "beyond petroleum". This reference book, from the "Green Chemistry Series", contains the essential areas of green chemistry and sustainability in modern economies. It is the first book to outline the contribution of chemistry, and of renewable chemical or biological resources, to the sustainability concept and to the potential resolution of the world's energy problems. It describes the current status of technical research, and industrial application, as well as the potential of biomass as a renewable resource for energy generation in power stations, as alternative fuels, and for various uses in chemistry. It outlines the historical routes of the sustainability concept and specifies sustainability in metrics, facts and figures. The book is written by European experts from academia, industry and investment banking who are world leaders in research and technology regarding sustainability, alternative energies and renewable resources. The sustainability aspects covered include: * consumer behaviour and demands, lifestyles and mega trends, and their impact on innovation in the industry * consumer industry requirements and their impact on suppliers * emerging paradigm changes in raw material demand, availability, sourcing, and logistics * the contribution of the industry to restore the life support systems of the Earth * socially responsible banking and investment * sustainability metrics The book highlights the potential of the different forms of renewable raw materials including: * natural fats and oils * plant-based biologically active ingredients * industrial starch * sucrose * natural rubber * wood * natural fibres It also covers the actual status of biomass usage for green energy generation, green transportation, green chemistry and sustainable nutrition and consumer goods, and it depicts the potentials of green solvents and white biotechnology for modern synthesis and manufacturing technologies. The book is aimed at technical and marketing people in industry, universities and institutions as well as readers in administrations and NGOs. The book will also be of value to the worldwide public interested in sustainability issues and strategies as well as others interested in the practical means that are being used to reduce the environmental impact of chemical processes and products, to further eco-efficiency, and to advance the utilization of renewable resources.
Author: I.V Murali Krishna Publisher: Butterworth-Heinemann ISBN: 012811990X Category : Science Languages : en Pages : 666
Book Description
Environmental Management: Science and Engineering for Industry consists of 18 chapters, starting with a discussion of International Environmental Laws and crucial environmental management tools, including lifecycle, environmental impact, and environmental risk assessments. This is followed by a frank discussion of environmental control and abatement technologies for water, wastewater, soil, and air pollution. In addition, this book also tackles Hazardous Waste Management and the landfill technologies available for the disposal of hazardous wastes. As managing environmental projects is a complex task with vast amounts of data, an array of regulations, and alternative engineering control strategies designed to minimize pollution and maximize the effect of an environmental program, this book helps readers further understand and plan for this process. - Contains the latest methods for Identifying, abating, or eliminating pollutants from air, water, and land - Presents up-to-date coverage on environmental management tools, such as risk assessment, energy management and auditing, environmental accounting, and impact assessments - Includes methods for collecting and synthesizing data derived from environmental assessments
Author: Hua Zhao Publisher: CRC Press ISBN: Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 562
Book Description
Homogeneous charge compression ignition (HCCI)/controlled auto-ignition (CAI) has emerged as one of the most promising engine technologies with the potential to combine fuel efficiency and improved emissions performance, offering reduced nitrous oxides and particulate matter alongside efficiency comparable with modern diesel engines. Despite the considerable advantages, its operational range is rather limited and controlling the combustion (timing of ignition and rate of energy release) is still an area of on-going research. Commercial applications are, however, close to reality. HCCI a.
Author: Claudius Schück Publisher: ISBN: 9783832552589 Category : Technology & Engineering Languages : de Pages : 153
Book Description
Die vorliegende Dissertation umfasst experimentelle Untersuchungen zu den Ursachen der Partikelentstehung in Ottomotoren mit Saugrohreinspritzung sowie die Ableitung moglicher Massnahmen zur Optimierung der Gemischbildung und somit zur Verringerung der Partikelemission. Grundlegende Untersuchungen zur Gemischbildung wurden an einer Verdunstungskammer in der Gestalt eines Einlasskanals durchgefuhrt. Die Verdunstungsneigung verschiedener Sprayauslegungen konnten so bewertet werden. Zur Analyse und Minimierung von Kraftstoffwandfilmen wurden Aufnahmen an einem geschleppten Transparentmotor mit Glaszylinder mit Hilfe von High-Speed-Kameras realisiert. Hierdurch konnten Wandfilme innerhalb des Brennraums visualisiert und anhand ihrer Flache quantifiziert werden. Eine Vielzahl von innermotorischen Einflussparametern auf die Partikelemission wurde schliesslich an einem mit Endoskopen sowohl im Brennraum als auch im Saugrohr optisch zuganglichen Vollmotor untersucht. Drei dominierende Quellen fur die Partikelentstehung im Brennraum von Ottomotoren mit Saugrohreinspritzung konnten dabei identifiziert werden: Kraftstoffwandfilme an den Einlassventilen, Wandfilme an der Zylinderlaufbuchse sowie Inhomogenitaten in der Gasphase. Die innermotorischen Parameter Motorlast, Motortemperatur, Ventilsteuerzeiten, Einspritztiming, Ladungsbewegung, Injektorsprayauslegung und Kraftstoffdruck wurden hinsichtlich ihres Einflusses auf die Partikelentstehung sowie auf ihr Potential zur Reduktion der Partikelemission untersucht und bewertet.
Author: Sergej Koch Publisher: Logos Verlag Berlin GmbH ISBN: 3832582606 Category : Technology & Engineering Languages : de Pages : 142
Book Description
Die globale Verschärfung zukünftiger Emissionsrichtlinien von Ottomotoren mit Direkteinspritzung erfordert die Entwicklung neuer Abgasnachbehandlungssysteme und die Intensivierung der Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der Ruß(oxidations)reaktivität. Einen technologischen Ansatz zur effizienten Partikelreduktion unter allen Betriebsbedingungen stellt der Einsatz vom Ottopartikelfilter (OPF) dar, da motorstrategische Optimierungsmaßnahmen allein nicht mehr zielführend sind. Dabei wird das Regenerationsverhalten des Partikelfilters maßgeblich durch die Rußreaktivität abgeschiedener Partikel bestimmt. Die genaue Kenntnis des weitestgehend unerforschten Rußreaktivitätsverhaltens in Abhängigkeit motorischer Betriebsparameter und -zustände ist ein wichtiger Schlüsselparameter für eine verbrauchseffiziente Regenerationsstrategie. Systematisch werden motorische Einflussgrößen auf die Rußreaktivität von Ottorußpartikeln sowie die gezielte Modifikation der Partikeleigenschaften zur Reduktion der Regenerationstemperatur und -dauer untersucht. Durch Kombination analytischer in-situ und ex-situ Methoden werden Partikeleigenschafts-Reaktivitäts-Beziehungen entwickelt und die primäre Reaktivitätsursache identifiziert. Daraus ableitend wird die Auswirkung unterschiedlich reaktiver Partikel auf die Rußabbrandgeschwindigkeit der Partikelfilterregeneration betrachtet. Bedingt durch ihre Entstehungshistorie unterscheiden sich Ottorußpartikeln in Bezug auf ihre Oxidationsreaktivität sowie Morphologie auf molekularer Ebene zum Teil signifikant von dieselmotorischen Partikeln.
Author: Christian Disch Publisher: Logos Verlag Berlin GmbH ISBN: 3832545964 Category : Science Languages : de Pages : 232
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Die Arbeit behandelt die Untersuchung transienter Betriebszustände an einem aufgeladenen Ottomotor mit Direkteinspritzung. Im Fokus steht die Untersuchung von verschiedenen Lastaufschaltungen, die unter Einsatz einer Engine-in-the-Loop-Entwicklungsumgebung im virtuellen Fahrversuch analysiert werden. Die Ergebnisse zeigen, dass für die Spitzenwerte der Rohemissionen in transienten Betriebsphasen meist eine geringe Anzahl aufeinanderfolgender Arbeitsspiele ursächlich ist. Zur Ermittlung der Entstehungsmechanismen werden die innermotorischen Prozesse, ausgehend von Gemischbildung, Verbrennung bis zur Schadstoffentstehung arbeitsspiel- bzw. kurbelwinkelaufgelöst analysiert. Zu diesem Zweck werden verschiedene Verfahren der Verbrennungsdiagnostik und Abgasmesstechniken mit kurzen Ansprechzeiten simultan eingesetzt. Für die Emissionsentstehung in transienten Betriebsphasen spielt die präzise Regelung des Luftverhältnisses eine zentrale Rolle. Hierzu wird das lokale Brennraumluftverhältnis durch Einsatz einer Sonderzündkerze auf Basis der Infrarotabsorptionsspektroskopie kurbelwinkelaufgelöst ermittelt. Durch eine neu definierte Kennzahl wird der Homogenisierungsgrad von Einzelarbeitsspielen in transienten Betriebsphasen quantifiziert und mit verschiedenen Einspritzparametern korreliert. Im Kontext eines virtuellen P2-Hybridkonzeptes werden die Erkenntnisse aus der Einzelarbeitsspielanalyse dazu genutzt, um durch eine Kurzzeitentkopplung des Verbrennungsmotors eine signifikante Reduktion der Maximalwerte für die PN-Rohemissionen zu realisieren. Dazu werden zwei Ansätze beschrieben. Im ersten Ansatz erfolgt eine Phlegmatisierung des Verbrennungsmotors ohne Applikationseingriff und im zweiten Ansatz eine gezielte Vorsteuerung der Motorparameter während der Kurzzeitentkopplung. Durch beide Ansätze werden ungünstige übergangszustände umgangen und dadurch die Synergien aus Verbrennungs- und Elektromotor im Hybridtriebkonzept verbessert. Abschließend wird eine echtzeitfähige optische Analyse der Verbrennungsstrahlung mittels einer Prototypen-Lichtwellenleiterzündkerze zur adaptiven Regelung des Einspritzbeginns in die Motorsteuerung integriert. Dadurch passt sich die Motorapplikation von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel an die sich ändernden Randbedingungen für die verschiedenen Ordnungen des transienten Motorbetriebs an. Die Ergebnisse zeigen, dass die Maximalwerte für PN-Rohemissionen während der Lastaufschaltung signifikant reduziert werden können. Zusammenfassend beschreibt die Arbeit verschiedene neue Ansätze zur Reduzierung der Rohemissionen im transienten Betrieb eines Ottomotors mit Direkteinspritzung. Dies beinhaltet sowohl Ansätze, die ausschließlich durch das Brennverfahren verfolgt werden als auch Ansätze, die den Verbrennungsmotor in einem hybridisierten Gesamtsystem berücksichtigen.
Author: Helge Dageförde
Author: Helge Dageförde
Author: Thorsten Boger
Author: Markus Bertsch
Author: Rainer Hofer
Author: I.V Murali Krishna
Author: Hua Zhao
Author: Claudius Schück
Author: Sergej Koch
Author: Christian Disch
Author: Tobias Mink