Laser spectroscopic investigation of advanced combustion concepts in a high swirl research engine and a high pressure vessel

 

Der Exzellenzcluster – „The Fuel Science Center“

Das Ziel des Exzellenzclusters Fuel Science Center (FSC) ist die interdisziplinäre Erforschung neuer, auf Biomasse basierender, synthetischer Kraftstoffe und Chemikalien. Hierbei wird eine optimale Kombination aus Auswahl und Einsatz von Produkten und Herstellungskonzepten angestrebt. Möglich wird die umfassende Optimierung durch eine enge Verzahnung von Forschungsprojekten aus den Bereichen der Chemie-, Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften.

Weiterführende Informationen zur Arbeit und Forschungsstruktur des FSC werden unter www.fuelcenter.rwth-aachen.de vorgestellt.

 

Hintergrund

In der aktuellen Energiediskussion steht immer wieder die nachhaltige Nutzung von Ressourcen im Mittelpunkt. Dabei stehen neben der Verbrauchssenkung sowohl die Reduzierung der Emissionen von Treibhausgasen als auch von Schadstoffen wie Ruß, Stickoxiden und unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Fokus der Industrie und der Forschung.
Um den weltweiten Energiebedarf zu decken, werden in naher Zukunft Verbrennungsmotoren auch weiterhin als Energiewandlungsmaschinen verwendet werden müssen, weshalb der Wirkungsgrad und die Schadstoffemissionen optimiert werden sollten.

 

Projekt

Dieses Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der Verbesserung des physikalischen Verständnisses von Einspritz-, Gemischzusammensetzung- und Verbrennungsvorgängen in einer Hochdruckkammer. Das neue Brennverfahren ähnelt dem „reactivity controlled compression ignition“ Verfahren (RCCI), wobei ein schwerentzündlicher Kraftstoff zeitlich früher eingespritzt wird, um einen hohen Homogenisierungsgrad zu erreichen. Ein leichtentzündlicher Kraftstoff wird dann zur Zündung des gesamten Gemisches genutzt.

Vorteilhaft ist dabei eine schnelle Verbrennung bei niedrigeren Temperaturen mit äußerst niedrigen Stickoxid- und Rußemissionen bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad. Damit kann ein Verbrauchsvorteil zum konventionellen Dieselmotor erreicht und die Abgasnachbehandlung auf ein Minimum reduziert werden.

Durch hochentwickelte diagnostische Laseruntersuchungen können zeitlich und örtlich aufgelöste Temperaturen und Konzentrationen ohne Beeinflussung des Systems ermittelt werden. Dabei sollen quantitative Messungen von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen durchgeführt werden.

 

Projektziele

Ziel des Projektes ist die Untersuchung neuartiger Brennverfahren in Kombination mit neuartigen Kraftstoffen aus dem Excellenzcluster. Zu diesem Zweck soll die Flammencharakteristik, der Brennverlauf und die Schadstoffbildung untersucht werden. Die optischen Untersuchungen bestehen aus eigens weiterentwickelten Laseroptischen Messmethoden. Dazu gehören Laserinduzierte Fluoreszenz, Raman-Streuung, Mie-Streuung sowie High-Speed Aufnahmen.

  Urheberrecht: © Lehrstuhl fuer Technische Thermodynamik der RWTH Aachen OH-Eigenleuchtenaufnahmen in der heißen Verbrennung eines Einspritzstrahls