Die sauerstoffhaltigen Kraftstoffe, OME, bieten aufgrund ihrer rußarmen Verbrennung in Selbstzündmotoren großes Potential, die lokale Luftreinhaltung in Ballungszentren zu verbessern.
Aktualisiert: 2023-05-31
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Die sauerstoffhaltigen Kraftstoffe, OME, bieten aufgrund ihrer rußarmen Verbrennung in Selbstzündmotoren großes Potential, die lokale Luftreinhaltung in Ballungszentren zu verbessern.
Aktualisiert: 2023-05-11
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Die sauerstoffhaltigen Kraftstoffe, OME, bieten aufgrund ihrer rußarmen Verbrennung in Selbstzündmotoren großes Potential, die lokale Luftreinhaltung in Ballungszentren zu verbessern.
Aktualisiert: 2023-05-04
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Die sauerstoffhaltigen Kraftstoffe, OME, bieten aufgrund ihrer rußarmen Verbrennung in Selbstzündmotoren großes Potential, die lokale Luftreinhaltung in Ballungszentren zu verbessern.
Aktualisiert: 2023-05-04
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Im Rahmen dieser Arbeit werden Mischungen, sogenannte Blends, aus Dieselkraftstoff und Oxymethylenether (OME) untersucht. OME ist ein Vertreter von synthetischen, sauerstoffhaltigen Kraftstoffen, der starke Ähnlichkeit zu Dieselkraftstoff aufweist. Sechs Kraftstoffe werden an einem Einzylinderforschungsmotor mit einem NOx-Speicherkatalysator (NSC) und einem Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) untersucht. Zur Durchführung der Untersuchungen wird die Motorsteuerung angepasst. Ihr Funktionsrahmen wird für die flexible Nutzung verschiedener Kraftstoffe adaptiert und um eine Funktionalität zur Dosierung von Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL) erweitert. Die definierten Kraftstoffe werden in vier Betriebspunkten untersucht. Teil der Untersuchungen sind die Verbrennungsanalyse sowie die ausführliche Bewertung der Schadstoffemissionen und der Funktionsweise der eingesetzten Katalysatoren. Aus der Verbrennungsanalyse geht hervor, dass die Blends zu Dieselkraftstoff qualitativ vergleichbar verbrennen. Eine niedrige Beimischung von OME zeigt in den untersuchten Punkten kleine Verbesserungen im indizierten Wirkungsgrad. Durch die Beimischung von OME und den Einsatz moderner Abgasnachbehandlungskomponenten werden Schadstoffe signifikant reduziert. In einem qualitativen Vergleich werden mit dem verwendeten Versuchsaufbau und dem definierten Messprogramm Schadstoffemissionen deutlich unterhalb der kommenden Euro VII-Grenzwerte gemessen. Die Beimischung von OME reduziert unter Einbeziehung des Herstellprozesses die CO2-Emissionen, sofern die gesamte Prozesskette auf 100% regenerativer (überschüssiger) Energie basiert. Methan- und Lachgasemissionen müssen vermieden werden, um insgesamt keine Treibhausgase zu emittieren.
Aktualisiert: 2023-04-20
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Diese Arbeit steht im Kontext einer Entwicklung von Technologiekonzepten zur Darstellung einer nachhaltigen und klimaneutralen Mobilität. Um diese EU weit bis 2050 umzusetzen, muss ein signifikanter Beitrag auch durch e-Fuels, aus erneuerbaren Energien synthetisch hergestellter Kraftstoff, erfolgen. Einer der interessanten Vertreter von e-Fuels ist OME, einem organischen Kettenmolekül, dessen Kettenstruktur alternierend aus Kohlenstoff und Sauerstoff aufgebaut ist und keine Nebenketten hat. In ersten Kraftstoff-Studien ist OME durch seine besonders rußarme Verbrennung im Ver-gleich zu anderen sauerstoffreichen Kraftstoffen aufgefallen. Daher wird in dieser Arbeit die Prozesskette der OME Verbrennung unter motorischen Randbedingungen am Beispiel von OME3-6 untersucht (Der Index gibt die Kettenlänge des Moleküls an). Im Detail wird auf die Einspritzung und Gemischbildung, die Zündung sowie die Rußbildung im Vergleich zu Dodekan und GtL-Diesel eingegangen. Die Fragestellungen der Untersuchung sind, in wie-weit die Prozesse von OME vergleichbar zu konventionellen Kraftstoffen sind und wodurch die geringe Rußbildung erklärt werden kann. Während andere Kraftstoffe mit ähnlichem Sauerstoffanteil wie OME in der Literatur sehr geringe, aber dennoch vorhandene Rußbildung zeigen sind im Fall von OME keine Anzeichen von Ruß in der primären Verbrennung erkennbar. Diese Aussage basiert nicht nur darauf, dass keine thermische Rußstrahlung detektiert werden kann, sondern auch darauf, dass weder PAH als Rußvorläufer noch der elementare Grundbaustein CH* nachweisbar ist. Diese Erkenntnis sagt, dass generell bei sauerstoffhaltigen Kraftstoffen vielmehr die vorhandene C-O Bin-dung als der lokal niedrige Sauerstoffbedarf zur geringen Rußbildung beiträgt.
Aktualisiert: 2022-09-08
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Die synthetischen Kraftstoffe Dimethylether und Polyoxymethylendimethylether (POMDME oder OME) sind vielversprechende sauerstoffhaltige Dieselkraftstoffe mit dem Potential, den wachsenden Ansprüchen an CO2-Neutralität, Luftreinhaltung sowie Nachhaltigkeit gerecht zu werden. Die vorliegende Arbeit stellt eine ausführliche Charakterisierung des Emissions- sowie Verbrennungsverhalten dieser potentiell klimaneutralen Kraftstoffe dar.
Der Schwerpunkt lag auf experimentellen Untersuchungen an einem Heavy Duty Einzylinder-Forschungsmotor, bei denen das motorische Verhalten von DME / OME bei Variation verschiedener Applikationsparametern untersucht wurde. Dadurch wurden die Herausforderungen sowie Potentiale bei Verwendung dieser Kraftstoffe detailliert erforscht. Dabei wurden sowohl verschiedene Blends mit konventionellem Dieselkraftstoff als auch DME / OME in Reinform betrachtet. Zunächst wurde ein für konventionellen Dieselkraftstoff optimiertes Einspritzsystem verwendet. Erst in einem zweiten Schritt wurde das Einspritzsystem entsprechend der physikochemischen Eigenschaften von DME / OME ausgelegt. Zur Findung einer optimalen Düse für DME / OME wurde eine Variation der geometrischen Düsenparameter durchgeführt.
Das Verständnis der experimentellen Beobachtungen wurde durch eine auf einem nulldimensionalen Modell basierenden thermodynamischen Analyse gestützt. Zudem wurden Kennwerte anhand der physikochemischen Kraftstoffeigenschaften berechnet, um daraus eine theoretische Bewertung dieser Kraftstoffe abzuleiten.
Aktualisiert: 2022-12-03
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Nachhaltigkeit, Klimaneutralität und Umweltneutralität sind drei wesentliche Zielgrößen für die Erforschung und Entwicklung neuer Technologien. Der Verkehrssektor besitzt das Potential, alle genannten Zielgrößen zu adressieren. Die Energieträger für den Verkehrssektor haben einen zentralen Einfluss auf die resultierenden Schadstoff- und CO2-Emissionen des gesamten Sektors. Aufgrund der hohen Relevanz von verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeugen wird der synthetisch hergestellte, potentiell CO2-neutrale PtL-Kraftstoff Oxymethylenether, kurz OME, untersucht. Mit diesem Kraftstoff werden unter Berücksichtigung verschiedener Einführungspfade die motorischen Potentiale erforscht.
Mischungen (Blends) aus konventionellem Dieselkraftstoff und OME werden in einem ausgewählten Versuchsfahrzeug analysiert. Dabei wird der Einfluss des Kraftstoffblends hinsichtlich der Bewertungskriterien Fahrdynamik, Schadstoffemissionen und Klimabilanz bewertet.
Für die Nutzung von OME als Reinkraftstoff werden neuartige Betriebsstrategien definiert und konkretisiert. Dabei werden insbesondere der Aufbruch des Zielkonflikts zwischen gleichzeitig niedrigen Stickoxid- und Partikelemissionen mit OME sowie der stöchiometrische Motorbetrieb berücksichtigt. Darauf aufbauend wird eine neuartige Betriebsstrategie mit dem Ziel möglichst geringer Stickoxidemissionen (Strategie „Low NOx“ mit Drei-Wege-Katalysator als Abgasnachbehandlungssystem) ausgearbeitet und in Form von zwei (Last-) Regelungskonzepten konkretisiert. Die grundsätzliche Funktionsfähigkeit der Betriebsstrategie mit den dazugehörigen Regelungskonzepten und dem ausgewählten Abgasnachbehandlungssystem wird an einem Einzylinderforschungsmotor am Motorenprüfstand unter anderem mit minimalen Stickoxidkonzentrationen im Abgas bestätigt.
Aktualisiert: 2020-08-31
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