Ethanoleinspritzung mit Selbstzündung im Dieselverfahren: Methode zur Senkung der NOx-Emission PDF
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Nicolae Vlad Burnete Ethanoleinspritzung mit Selbstzündung im Dieselverfahren Methode zur Senkung der NO -Emission x essentials essentials liefern aktuelles Wissen in konzentrierter Form. Die Essenz dessen, worauf es als „State-of-the-Art“ in der gegenwärtigen Fachdiskussion oder in der Praxis ankommt. essentials informieren schnell, unkompliziert und verständlich • als Einführung in ein aktuelles Thema aus Ihrem Fachgebiet • als Einstieg in ein für Sie noch unbekanntes Themenfeld • als Einblick, um zum Thema mitreden zu können Die Bücher in elektronischer und gedruckter Form bringen das Expertenwissen von Springer-Fachautoren kompakt zur Darstellung. Sie sind besonders für die Nutzung als eBook auf Tablet-PCs, eBook-Readern und Smartphones geeignet. essentials: Wissensbausteine aus den Wirtschafts-, Sozial- und Geisteswissenschaf- ten, aus Technik und Naturwissenschaften sowie aus Medizin, Psychologie und Gesundheitsberufen. Von renommierten Autoren aller Springer-Verlagsmarken. Weitere Bände in der Reihe http://www.springer.com/series/13088 Nicolae Vlad Burnete Ethanoleinspritzung mit Selbstzündung im Dieselverfahren Methode zur Senkung der NO -Emission x Nicolae Vlad Burnete Klausenburg, Rumänien ISSN 2197-6708 ISSN 2197-6716 (electronic) essentials ISBN 978-3-658-19380-5 ISBN 978-3-658-19381-2 (eBook) DOI 10.1007/978-3-658-19381-2 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbiblio- grafie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Springer Vieweg © Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2017 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. 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V Vorwort Dieser essential-Band stellt in kompakter Form einen neuen Ansatz zur Gestal- tung des Dieselverfahrens für zukünftige Kolbenmotoren vor. Die steile Zunahme der Straßenmobilität weltweit erfordert eine grundsätzliche Umstrukturierung der Fahrzeugkonzepte und besonders ihrer Antriebe. Entsprechend wirtschaftlicher, geografischer oder sozialer Bedingungen wird die Automobilität der Zukunft von Vielfalt geprägt sein – von Elektrofahrzeugen für Megacitys über Hybride und Brennstoffzellenautos für Mittelstrecken bis zu Fahrzeugen mit Kolbenmotoren für höhere Leistungsbereiche. Das Dieselverfahren ist besonders vorteilhaft in Bezug auf Drehmomentcharakteristik und spezifischen Kraftstoffverbrauch, die Stickoxid- und Partikelemissionen müssen allerdings noch erheblich reduziert werden. Nicht die katalytische Nachbehandlung, sondern die Prozesse im Brenn- raum bieten dafür das höchste Potenzial. In diesem essential wird ein dafür geeig- netes Konzept dargestellt. Nicolae Vlad Burnete VII Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung: Zukunftschancen des Dieselverfahrens ................ 1 2 Direkteinspritzung, Gemischbildung und Verbrennung im Dieselverfahren ........................... 3 2.1 Prozessablauf ........................................... 3 2.2 Direkteinspritzung ....................................... 5 2.3 Gemischbildung ......................................... 7 2.4 Verbrennung ............................................ 7 3 Simulationsverfahren zur Analyse der Prozesse im Brennraum eines modernen Dieselmotors .................... 9 4 Experimentelle Untersuchungen zur kontrollierten Selbstzündung von Ethanol im Dieselverfahren .................. 13 5 Simulationsstrategie auf Basis der experimentellen Analyse ........ 17 6 Brenncharakteristika bei der kontrollierten Selbstzündung von Ethanol mit Piloteinspritzung von Dieselkraftstoff ............ 21 6.1 1500 min 1 ............................................. 21 − 6.2 2500 min 1 ............................................. 26 − 7 Schlussbemerkungen ........................................ 27 Literatur ...................................................... 31 IX Über den Autor Dr.-Ing. Nicolae Vlad Burnete, geboren 1988 in Cluj-Napoca, Rumänien, hat von 2007 bis 2013 Maschinenbau, Fachrichtung Kraftfahrzeugtechnik (Bachelor) und Kraftfahrzeug und Umwelt (Master) an der Technische Universität Cluj-Napoca studiert. 2014 er war Stipendiat des Deutschen Akademi- schen Austauschdienstes an dem Steinbeis Transfer Institut Dynamic Systems. 2016 folgte die Promo- tion zum Dr.-Ing. an der Technische Universität Cluj-Napoca mit der Dissertation „Analyse und Untersuchungen zum Einfluss der Kraftstoffeinsprit- zung in Dieselmotoren auf die Schadstoffemission“. Ab 2016 er erfolgt sein Forschungsarbeit meist auf dem Gebiet alternative Kraftstoffe für Dieselmoto- ren. Zurzeit er ist verantwortlich für das Labor von „Prozesse und Kennlinien des Verbrennungsmoto- ren“ in dem Bereich Fahrzeugtechnik und Transport der Fakultät für Mechanik der Technischen Universi- tät Cluj-Napoca. Nicolae Vlad Burnete Technische Universität Cluj-Napoca Str. Muncii 103–105 400641, Cluj-Napoca, Rumänien [email protected] XI 1 Einleitung: Zukunftschancen des Dieselverfahrens Die Dieselmotoren scheinen vor dem Ende ihrer Existenz zu stehen – es sind Fahrverbote in Großstädten geplant, es wird eine Beendigung ihrer Produktion gefordert, verkauft werden sie trotzdem sehr gut, sowohl im Automobilbereich als auch, in vielen Regionen der Erde ausschließlich, im Bereich der Nutzfahr- zeuge und Arbeitsmaschinen. Das Diesel- hat gegenüber dem Ottoverfahren zwei deutliche Vorteile: das maximale Drehmoment bereits von niedrigen Drehzahlen aus – was bei Beschleunigung einer großen Fahrzeugmasse vom Stand maßge- bend ist – und einen insgesamt deutlich niedrigeren Kraftstoffverbrauch, sowohl spezifisch als auch streckenbezogen. Auf der anderen Seite: Die Verbrennung bei höheren Temperaturen, aber insbesondere die verlängerte Verbrennungsdauer im Vergleich zum Ottoverfahren begünstigen die Dissoziationsreaktionen, insbeson- dere die Bildung von NO und NO . Auch wenn durch katalytische Maßnahmen 2 nach den Reaktionen im Brennraum deren Anteile in der Abgasemission reduziert werden können, führt die große Anzahl der Dieselfahrzeuge in Großstädten per se an eine unverträgliche Konzentration dieser Schadstoffe in der atmosphärischen Luft. Die Elektromobilität wird gegenwärtig zu oft als ideales und als universelles Antriebsszenario für die Zukunft betrachtet, und somit als Ersatz für die Kolben- motoren schlichtweg. Leider werden dabei oft einige grundsätzliche Probleme übersehen. Die Energiedichte einer modernen Batterie oder Brennstoffzelle bleibt um Größenordnungen unter jener, die bei der Verbrennung eines flüssigen Kraft- stoffes entfaltet wird: Ein Liter Dieselkraftstoff enthält beispielsweise so viel Ener- gie wie 100 kg einer modernen Lithium-Ionen-Batterie. Lastwagen oder Bagger mit Elektroantrieb wären in diesem Zusammenhang nur bei einer kontinuierlichen Stromzufuhr arbeitsfähig – ein anderes noch zu lösendes Problem. Andererseits wird der Strom weltweit hauptsächlich aus fossilen Brennstoffen – Kohle oder © Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2017 1 N.V. Burnete, Ethanoleinspritzung mit Selbstzündung im Dieselverfahren, essentials, DOI 10.1007/978-3-658-19381-2_1
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