Institut für Kolbenmaschinen (IFKM)

Partikelentstehung bei Ottomotoren mit Benzin-Direkteinspritzung

Vergleich verschiedener Ladungs- bewegungen hinsichtlich spezifischem, indiziertem Verbrauch und Partikelanzahl

Die treibenden Ziele in der Motorenentwicklung sind seit jeher, Schadstoffemissionen zu senken und den Prozesswirkungsgrad zu steigern. Zum Erreichen dieser Ziele hat sich beim Ottomotor in den vergangenen Jahren die Direkteinspritzung in Verbindung mit Abgasturboaufladung als Schlüsseltechnologie herausgestellt. Neben zahlreichen Vorteilen führt sie im Vergleich zur äußeren Gemischbildung jedoch zu einer Zunahme der Partikelemissionen im Abgas. Die ausgestoßenen Partikel sind aufgrund ihrer geringen Größe lungengängig und entsprechend als gesundheitsschädigend einzustufen. Der Untersuchung der Ursachen und Vermeidungs- bzw. Reduktionsmöglichkeiten von Partikelemissionen kommt daher nicht nur in der Verbrennungsmotorenentwicklung, sondern in vielen technischen Bereichen eine große Bedeutung zu.

Methodik

  • Einsatz eines Einzylinderaggregats und einer Druckkammer zur Sprayvisualisierung
  • Einsatz motorischer Messtechnik: Druckverlaufsanalyse, Partikelmesstechnik (Anzahl und Größenverteilung), Multi-Gas-Abgasmesstechnik (FTIR), schnelle Temperaturmessung im Brennraum
  • Einsatz optischer Messtechnik: LII, Zweifarbenpyrometrie

Projektziele und Projektinhalt

  • Untersuchung der Partikelbildung bei ottomotorischer Verbrennung
  • Konzentration auf Betrieb mit hoher Motorlast (14 bar pmi)
  • Einfluss der Ladungsbewegung (Drall, Tumble)
  • Externe Hochdruck-Abgasrückführung

Publikationen

  • H. Dageförde, H. Kubach, T. Koch, U. Spicher: Untersuchung von Maßnahmen zur Reduktion der Partikel-Anzahlemissionen bei Otto-DI-Motoren. FVV Informationstagung Motoren, Herbst 2013, Bad Neuenahr, Heft R564.
  • H. Dageförde, T. Koch, K. Beck, U. Spicher: Influence of Fuel Composition on Exhaust Emissions of a DISI Engine during Catalyst Heating Operation. SAE/KSAE International Powertrains, Fuels & Lubricants Meeting, Seoul, South Korea, 2013, SAE 2013-01-2571.