Studies on the influence of diesel engine operating parameters on the properties of emitted soot particles
Final Report Abstract
Mit der Weiterentwicklung von Dieselmotoren verändern sich die bei der Verbrennung entstehenden Rußpartikel in ihrer Menge, Größe, Morphologie und chemischen Zusammensetzung. Jüngere Studien deuten darauf hin, dass die veränderten Eigenschaften der Rußpartikel eine erhöhte Gefährdung für Mensch und Umwelt nach sich ziehen können. Die Mehrzahl der bisherigen Forschungsarbeiten zielt auf das Verständnis der Rußentstehung im Motor, die innermotorische Verringerung der Rußemissionen, die Abgasnachbehandlung und im biowissenschaftlichen Forschungsumfeld auf die Auswirkungen verschiedener Ruße auf Umwelt und Gesundheit ab. In den ersten beiden Projektjahren wurden erstmals für eine gezielte Auswahl an stationären motorischen, für Verbrennung und Rußbildung relevanten Parametern (Einspritz-, Ladeluftdruck) die Analysen der Gemischbildung, der Verbrennung und der physikochemischen Eigenschaften emittierter Rußpartikel miteinander verknüpft. Im Fortsetzungsvorhaben wurden die Untersuchungen von stationären Betriebspunkten auf transiente Betriebsszenarien ausgedehnt, weil der instationäre Betrieb im realen Straßenverkehr die weitaus wichtigere Rolle spielt. Zudem wurde der Fokus bei der Analyse der physikochemischen Eigenschaften vor allem auf die Reaktivität der abgeschiedenen Partikel und deren Ursache gelegt, da bei heutigen Kraftfahrzeugen mit modernen Dieselmotoren Partikelfilter eingesetzt werden, um die strengen, gesetzlich vorgeschriebenen Partikelgrenzwerte einhalten zu können. Zudem sind die genauen Kenntnisse über den Einfluss von stationären und transienten Betriebsweisen auf die Reaktivität der eingelagerten Partikel sowie die Ursachen für die Reaktivitätsunterschiede bei der effizienten Regeneration von Dieselpartikelfiltern von entscheidender Bedeutung. Die Projektergebnisse zeigen, dass motorische Parameter, wie der Einspritzdruck und der Ladeluftdruck, die physikochemischen Eigenschaften der emittierten Partikel im stationären Betrieb wie auch im transienten Betrieb stark beeinflussen. Durch die Verknüpfung der Analysen von Gemischbildung, Verbrennung und emittierten Rußpartikel können Ursachen für diese veränderten physikochemischen Eigenschaften der Partikel aufgezeigt werden.
Publications
- Detailed Investigations of the Influence of Diesel Engine Operating Parameters on Physicochemical Properties of Emitted Soot, In: Proceedings of the 16th ETH-Conference on Combustion Generated Nanoparticles, ISBN 978-3-033-03556-0 (2012)
U. Leidenberger, W. Mühlbauer, S. Lorenz, S. Lehmann, D. Brüggemann
- Experimental Studies on the Influence of Diesel Engine Operating Parameters on Properties of Emitted Soot Particles, Combustion Science and Technology, vol. 184, no. 1, pp. 1–15 (2012)
U. Leidenberger, W. Mühlbauer, S. Lorenz, S. Lehmann, D. Brüggemann
(See online at https://doi.org/10.1080/00102202.2011.611551) - Influence of diesel engine operating parameters on the physicochemical properties of emitted soot particles, In: Proceedings of the 4th EFCA International Symposium on Ultrafine Particles, ISBN 978-3-923704-81-1, Brüssel (2013)
U. Leidenberger, W. Mühlbauer, S. Lorenz, S. Lehmann, D. Brüggemann
- Influence of engine parameters on physical properties of emitted diesel soot particles, In: Proceedings of the 17th ETH-Conference on Combustion Generated Nanoparticles, ISBN 978-3-033-04114-1, Zürich (2013)
W. Mühlbauer, U. Leidenberger, S. Lorenz, D. Brüggemann
- Optical Studies about the Influence of Diesel Engine Operating Parameters on the Physicochemical Properties of Emitted Soot Particles, SAE International Journal of Engines, vol. 6, no. 3, pp. 866–1876 (2013)
W. Mühlbauer, U. Leidenberger, S. Lorenz, D. Brüggemann
- Optische und analytische Untersuchungen zum Einfluss dieselmotorischer Parameter auf die physikochemischen Eigenschaften emittierter Rußpartikel, Dissertation, LTTT, Universität Bayreuth, 2013 (= Thermodynamik - Energie, Umwelt, Technik; Bd. 23) ISBN 978-3-8325- 3616-9, Logos-Verlag, Berlin (2013)
U. Leidenberger
- Influence of Different Diesel Fuels under Variation of Injection Pressure and Boost Pressure on Combustion and on Physico-Chemical Properties of Engine-out Soot Emissions, In: Proceedings of the 18th ETH-Conference on Combustion Generated Nanoparticles, Zürich (2014)
W. Mühlbauer, C. Zöllner, S. Lehmann, S. Lorenz, D. Brüggemann
- , Correlations between physicochemical properties of emitted diesel particulate matter and its reactivity, Combustion and Flame
W. Mühlbauer, C. Zöllner, S. Lehmann, S. Lorenz, D. Brüggemann
(See online at https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2016.02.029)
