1,721,008 research outputs found
On the capability of in-situ laser diagnostics to analyze supercritical fluids applications for particle generation
Get PDFVentilhubstrategien zur Verbrauchsabsenkung von kleinvolumigen Ottomotoren
No full textDie vorliegende Abhandlung beschäftigt sich mit einem 2-stufigen, variablen Ventilhubkonzept zur Verbrauchsabsenkung bei homogenen, stöchiometrischen Otto-Brennverfahren. Im speziellen wird auf eine Ventilhubstrategie mit spätem Einlassschluss eingegangen. Durch eine zusätzliche Nockenwellenverstellung (Camphaser) ergeben sich dabei Freiheitsgrade bei der Einstellung der Last auf Grund der freien Wahl des Einlassschlusses. Bei spätem Einlassschluss sinkt systembedingt durch das niedrigere effektive Verdichtungsverhältnis die Verbrennungsstabilität, vor allem wenn zusätzlich hohe Abgasrückführraten eingestellt werden. Die Ladungsbewegung und die Schichtung der Ladung können jedoch durch unterschiedliche Profile der beiden Einlassventilhubverläufe beeinflusst werden. Bei der
hier vorgestellten Strategie zeigt sich, dass bezogen auf die bereits sehr gute Ausgangsbasis mit Kanalabschaltungssystem und Nockenwellenverstellung mit der 2-stufigen Ventilhubumschaltung in weiten Teillastbereichen bis zu weiteren 4% Verbrauchseinsparung generiert werden können.This paper deals with a 2- step valve lift concept with the aim of fuel consumption reduction of homogenous, stoichiometric, spark-ignited combustion processes. The focus lies on a valve lift strategy with "late inlet valve closing". An additional phasing
of the camshaft enables the possibility of setting the load through the free choice of the closing time of the inlet valve. Arising from the system at "late inlet valve closing" timings the stability of the consumption diminishes because of a lower effective compression ratio, foremost if additionally high exhaust gas recirculation rates are adjusted. However the charge motion and the stratification of the charge can be influenced through different profiles of the inlet valve lift curves. The present strategy reveals that based on the already good starting basis with port deactivation and camphasing with the 2-step valve lift concept at wide part load ranges up to further 4% reduction in the fuel consumption can be generated
Künftige Antriebssysteme - Konventionelle oder alternative Lösungen?
No full textAusgehend von den drei wesentlichen Hauptforderungen an Fahrzeug-Antriebssysteme -Effizienz, Umweltverträglichkeit und Kundenakzeptanz - wird das Entwicklungspotenzial der konventionellen Verbrennungskraftmaschinen im Vergleich mit den alternativen Konzepten Hybridantrieb und Brennstoffzelle in den jeweiligen Vorteilen und Schwächen analysiert, um eine Einschätzung des wahrscheinlichen Zukunftsszenarios geben zu können. Eine wesentliche Größe ist dabei auch der verwendete Kraftstoff mit seinen Schlüsselkriterien Verfügbarkeit beim Anwender, Nachhaltigkeit, Umweltverhalten und Preiswürdigkeit.
Zumindest kurz- bis mittelfristig, das sind die nächsten 15 bis 20 Jahre - wird sich an der Dominanz der fossilen Energieträger, allen voran dem Erdöl als Basis, nicht viel ändern. Damit ist dem Verbrennungsmotor - auch aus seiner Fähigkeit der großen Flexibilität und Anpassbarkeit an die vielfaltigen Primäranforderungen - noch ein langes Leben beschert.
Nichtsdestotrotz werden sich die Alternativen der Kraftstoffe und Antriebe weiterentwickeln und von Nischen ausgehend eine entsprechende Verbreitung finden, ohne allerdings die Dominanz der klassischen Treibstoffbasen und Verbrennungsmotoren zu gefährden
Auswirkungen von Bioethanolmischungen auf den ottomotorischen Betrieb
No full textBiogene Kraftstoffe wie Ethanol sind eine geeignete Alternative, um zum einen die Treibhausgasemissionen zu senken und zum anderen eine größere Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern zu erlangen. Daneben kommt es durch deren Stoffeigenschaften und ein innovatives Brennverfahren zur Wirkungsgrad- und Leistungssteigerung sowie
zur Emissionsabsenkung.
Im Zuge von Forschungstätigkeiten an der Technischen Universität Wien wurden sowohl geringe Ethanolbeimischungen als auch reines Ethanol im Motorbetrieb untersucht. Dabei zeigte sich eine Steigerung des Drehmoments und der Leistung um bis zu 6%. Bei den Rohemissionen von Kohlenmonoxid, den unverbrannten Kohlenwasserstoffen und den Stickoxiden konnten teilweise beachtliche Absenkungen festgestellt werden.Biogenous fuels like ethanol are an appropriate alternative in order to lower greenhouse gas emissions and to reach a greater independence of fossil energy carriers. In addition, the special fuel properties in combination with an innovative combustion process enable improvements of efficiency and power as well as a reduction of emissions.
In the course of research work at the Vienna University of Technology neat ethanol as well as ethanol gasoline blends were investigated in engine operation. The investigations showed an increase of the maximum torque and power up to 6%. Reductions in the exhaust emissions of carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides could be determined considerably
Können alternative Kraftstoffe die Mobilität sicherstellen?
No full textDie Schere zwischen steigendem weltweiten Energieverbrauch und sinkendem Anteil an fossilen Energiearten zwingt zum Umdenken, um Wohlstand und individuelle Mobilität aufrecht zu erhalten. Zur Abdeckung des Fehlbetrages an konventioneller Energie und insbesondere zur gleichzeitigen Lösung der Treibhausgasthematik sind alternative, regenerative Energieträger ein Muss. Die mögliche Bandbreite ist groß, keiner dieser Alternativen bietet jedoch alleine die Lösung sondern der gleichzeitige Mix kann die Anforderungen möglicherweise erfüllen.
Für den Fahrzeugantriebsbereich heißt dies aber auch Forschung und Entwicklung an vielen Alternativen von Energieträgern und Antriebsarten. Diese Herausforderung bietet auch die Chance von nachhaltigen Lösungen bei Verbesserung der Schadstoffemissionsproblematik.
Bei vielen möglichen Vorteilen wird sich ganz sicher keine billigere Lösung darstellen lassen, die Energiekosten und damit die Betriebskosten von Fahrzeugen werden sich stärker in den Life Cycle Costs niederschlagen. Damit wird auch gleichzeitig der Fokus auf kostengünstigere Antriebe in der Herstellung und Anschaffung liegen, was die zukünftigen Herausforderungen an die Entwickler noch zusätzlich markant erhöht
Einsatz der Laserinduzierten Glühtechnik zur Charakterisierung von Nanopartikeln unter produktionsnahen Bedingungen
Get PDFIn this work laser induced incandescence (LII) is used for the determination of the primary particle size of nano-particles. It is an optical measuring technique, which is based on the heating of the particles by a laser pulse and the subsequent detection of the thermal radiation. The primary particle size can be determined by investigation of the cooling behavior of the particles, since small particles cool down faster. The applicability of the method to commercial carbon black is proven in laboratory tests with dispersed powder. The results correlate with only small systematic deviations with those from transmission electron microscope (TEM)-analysis. The application of LII at various industrial carbon black production reactors clarifies the suitability of the method for on-line process control. In particular investigations with fine parameter variations show that changes in the enveloping specific surface of the particles or disturbances of the process can be identified immediately. Further an evaluation strategy is developed for the reliable reconstruction of primary particle size distributions. Up to now for a polydisperse nanoparticle ensemble the evaluation of LII measurements yields a weighted average value for the primary nanoparticle size. Although this is sufficient for narrow size distributions, a comprehensive characterisation of a particle evolution process requires the reconstruction of the size distribution. In this work an easy-to-use online approach is presented to evaluate the LII signal regarding higher moments of the distribution. Advantage is taken from the fact that the size distribution results in a deceleration of the LII signal decay with time after the laser pulse. Therefore, LII signal decay curves are evaluated in two different time intervals after the laser pulse providing information about the desired distribution parameters which has been tested successfully with experimental curves taken in different soot formation processes.In addition LII is applied to particle synthesis processes of other material systems, like zircon oxide, titanium dioxide, silver and copper. The much promising results of these measurements reveal the potential of LII for the characterisation of these materials.Für die Bestimmung der Primärteilchengröße von Nanopartikeln wird im Rahmen dieser Arbeit die laserinduzierte Glühtechnik (Laser-Induced Incandescence - LII) eingesetzt. Diese ist ein optisches Messverfahren, das auf der Aufheizung der nanoskaligen Teilchen durch einen Laserpuls und der anschließenden Detektion der Wärmestrahlung beruht. Durch Untersuchung des Abkühlverhaltens der Teilchen kann deren Primärpartikelgröße ermittelt werden, da kleine Teilchen schneller abkühlen. Es wird die Anwendbarkeit der Technik auf Industrieruße in Laboruntersuchungen an redispergierten Pulvern nachgewiesen. Die Ergebnisse korrelieren dabei mit nur geringen systematischen Abweichungen mit denen aus Transmissionselektronenmikroskop (TEM)-Analysen. Die Applikation von LII an diversen Industrierußproduktionsreaktoren verdeutlicht die Eignung der Methode zur Online-Prozesskontrolle. Insbesondere bei Untersuchungen mit feinen Parametervariationen wird deutlich, dass Änderungen in der einhüllenden spezifischen Oberfläche der Partikel bzw. Störungen im Prozess sofort erfasst werden können. Weiterhin wird eine Auswertestrategie zur schnellen und aussagekräftigen Rekonstruktion von Primärpartikelgrößenverteilungen entwickelt. Die bisherige Bestimmung der Primärteilchengröße mit LII beschränkte sich für den Fall, dass ein polydisperses Partikelkollektiv im Messvolumen vorliegt, auf die Angabe eines gewichteten Mittelwerts. Zur umfassenden Charakterisierung eines Partikelbildungsprozesses kann es jedoch notwendig sein, auch Partikelgrößenverteilungen zu bestimmen. Das in dieser Arbeit präsentierte Online-Verfahren beruht auf der Tatsache, dass sich während der Abkühlung aufgeheizter Partikel die Gewichtung der Beiträge einzelner Partikelgrößenklassen zum thermischen Strahlungssignal ändert. Die Auswertung des LII-Signals in zwei oder mehr Zeitbereichen kann höhere Momente der Teilchengrößenverteilung liefern. Diese Modellvorhersage wird durch entsprechende Auswertung von Messkurven aus verschiedenen Industrierußreaktoren und aus motorischem Abgas hervorragend bestätigt.. Die Vergleiche der ermittelten Primärteilchengrößenverteilungen mit TEM-Analysen zeigen größtenteils eine sehr gute Übereinstimmung. Außerdem wird die LII auf Partikelsyntheseprozesse anderer Stoffsysteme, wie Zirkonoxid-, Titandioxid-, Silber- und Kupferpartikeln, angewendet. Die viel versprechenden Ergebnisse dieser Messungen zeigen das Potential zur Charakterisierung dieser Materialien
Computational study on the combustion concept of a lean burn gas engine
No full textA further improvement of the combustion process will be necessary for large gas engines to meet future emission legislations and to achieve highest efficiencies. The numerical simulation is an important tool to investigate a wide range of combustion parameters and to reduce expensive test bench measurements.
In this paper a combination of CFD-simulation, 1D-simulation and the design-of-experiment method was used to identify an optimal piston shape for highest efficiency and with respect to a nitric oxide formation that meets future emission legislation. It could be shown that even with the restriction of low nitric oxide emissions a short combustion duration is the best solution to reach a high combustion efficiency. In combination with the short combustion a late ignition timing was chosen to control the formation of nitric oxides.
The CFD-simulations further showed that the required short combustion can only be realized when there is little interaction between the propagating flame front and the piston surface. Therefore, a piston with a deep concave bowl was introduced. This solution is regarded as the most promising concept to achieve a high efficiency and low nitric oxide formation
Potenzial von alternativen Kraftstoffen zur weiteren Optimierung von Verbrennungskraftmaschinen
No full textBegrenzte Reserven an fossilen Energieträgern bei gleichzeitig stetig steigendem, globalem Energiebedarf weisen alternativen Kraftstoffen immer stärkere Bedeutung zu. Begleitet wird diese Entwicklung durch die Forderungen nach weiteren Schadstoffreduktion und Treibhausgase. Beim Einsatz von Kraftstoffalternativen in Verbrennungskraftmaschinen ist es in dieser Hinsicht essentiell, dass die Motoren für die speziellen Kraftstoffcharakteristika abgestimmt sind. Die Gewinnung von alternativen Kraftstoffen beginnt bei der Verbesserung von konventionellen fossilen Treibstoffen, führt über synthetische Kraftstoffe auf fossiler Basis, wie z.B. GTL (Gas to Liquids), und mündet schließlich bei der Nutzung von biogenen Primärenergieträgern. Die erste Generation an Biotreibstoffen, die auf Energiefrüchten basiert, wie Getreide Mais, Zuckerrohr, Ölfrüchte etc. drängt bereits massiv in den Markt. Der höheranteilige Einsatz dieser Bioalternativen verlangt allerdings nach entsprechenden Modifikationen am Motor; insbesondere auch um das Kraftstoffpotenzial optimal nützen zu können. Biogene Treibstoffe der zweiten Generation, wie z.B. BTL (Biomass to Liquids), kommen dem Ideal von Designerkraftstoffen deutlich näher und garantieren beste Qualität bei geringsten Toleranzen. Das lässt eine weitere Motoroptimierung und die Entwicklung neuer Verbrennungsverfahren zu. Der sinnvolle Einsatz solcher Alternativen hängt neben ihrer Verfügbarkeit von der Umweltverträglichkeit der Produktion und Herstellung sowie den spezifischen Eigenschaften im Fahrzeugeinsatz ab. Nicht zuletzt hat die Marktakzeptanz seitens des Endkunden einen wesentlichen Einfluss auf den Erfolg.The limited fossil fuel resources as well as the increasing global demand for energy, accompanied by the reduction of emissions and greenhouse gases, effect the importance of alternative fuels. The adaptation of the engine to the characteristic properties of these fuels is essentially. The production of alternative fuels extends from modified conventional fossil fuels over synthetic fossil based fuels like GTL (Gas to Liquids) to biogenic primary energy. 1st generation fuels gained from food crops, like rape oil, grain, maize, wood etc., are pressing ahead into the market. The usage of these fuels as blends in higher concentrations in e.g. Diesel engines demands modifications of the engines. Biogenic 2nd generation fuels like BTL accumulate best quality in narrow tolerances. Best engine characteristics and maybe new combustion processes seem to be realistic. The use of these alternatives depends on their availability and their production in accordance with environmental legislation as well as the specific characteristics for the performance in vehicles. Last but not least, the customer´s market acceptance has a significant impact on the successful introduction of new fuels
Potenzial von Hydriertem Pflanzenöl (HVO) unter besonderer Berücksichtigung alternativer Brennverfahren und Einspritzstrategien
No full textDie Europäische Gesetzgebung fordert neben immer niedrigeren Grenzwerten für die Abgasemissionen auch die verpflichtende Beimischung von aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellten Kraftstoffen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen. In dieser Hinsicht bietet Hydriertes Pflanzenöl (HVO) neben dem nahezu geschlossenen CO2-Kreislauf aufgrund der biogenen Gewinnung noch weitere Vorteile.
Im Zuge eines Forschungsprojekts am Institut für Fahrzeugantriebe und
Automobiltechnik der TU Wien wurde das Verhalten von HVO in verschiedenen Mischungsverhältnissen mit konventionellem Dieselkraftstoff an einem modernen Dieselmotor untersucht. Dieser Kraftstoff ist bereits heute am Markt verfügbar und wird
in einigen Ländern als Premiumdiesel eingesetzt.
Der Kraftstoff ist im Gegensatz zu fossilem Diesel praktisch aromatenfrei. Aufgrund dieser Tatsache kann mit dem Kraftstoff eine beträchtliche Absenkung der Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxid-Emissionen sowie der Rußbildung erreicht werden. Hieraus leiten sich Vorteile für die Darstellung von teilhomogenen Brennverfahren ab. Die dabei notwendigen hohen AGR-Raten führen zu einer deutlichen Reduzierung der Brennraumtemperaturen mit einhergehendem Anstieg an
teil- und unverbranntem Kraftstoff. Gerade hier kann mit HVO ein Vorteil durch die Reduzierung der HC- und CO-Emissionen erreicht werden.
Eine Herausforderung stellt die hohe Zündwilligkeit des Alternativkraftstoffes bei höheren Lasten und teilhomogener Verbrennungsführung dar, da durch den kürzeren
Zündverzug weniger Zeit für eine ausreichende Homogenisierung verbleibt.
Ein wichtiges Kriterium beim Einsatz von alternativen Kraftstoffen ist die Auswirkung auf die Ölverdünnung bei Nacheinspritzung im Partikelfilter-Regenerationsbetrieb.
Hierbei werden im Niedriglastbereich durch sehr späte Nacheinspritzungen teils erhebliche Mengen an Kraftstoff durch Wandanlagerung in das Schmieröl eingetragen.
Hier hat die hohe Zündwilligkeit des Alternativkraftstoffes einen Anstieg des im Brennraum umgesetzten Kraftstoffes zu Folge. Somit steht weniger unverbrannter Kraftstoff im Oxidationskatalysator zur Erzeugung der notwendigen Temperaturen zur Verfügung, was wiederum eine Anhebung der Nacheinspritzmenge erfordert.
Bei allen Untersuchungen welche von der konventionellen Dieselverbrennung abweichen hat sich gezeigt, dass eine Beimischung von 20% HVO zu konventionellen Diesel zu Vorteilen bei Partikel-, HC- und CO-Emissionen führt. Gleichzeitig können hier keinerlei Nachteile beobachtet werden. Allerdings können steigende Beimischraten aufgrund der hohen Cetanzahl zunehmend Probleme bei Applikation des Motors auf Norm-Dieselkraftstoff durch einen verkürzten Zündverzug nach sich ziehen. Beimischungen über 20% sind aber nach der derzeitigen Gesetzeslage nicht zu erwarten
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