Grundlegende Studie von Dual-Fuel-Verbrennungsmotoren basierend auf dem Kraftstoffdesign-Konzept

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Michael Wensing
• Fachliche Zuordnung: Strömungs- und Kolbenmaschinen ; Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 410541747

Dieselmotoren sind als Antriebsaggregate in Nutzfahrzeugen, Bau- und Landmaschinen weitverbreitet. Nicht zuletzt deshalb ist aufgrund aktueller sozialer Entwicklungen und immer strengerer Grenzwerte die fortschreitende (unter Umständen auch legislativ verstärkt herbeigeführte) Substitution fossilen Diesels durch "sauberere" Alternativen ein sich bereits heute realisierendes Szenario. China und Deutschland gehören zu den führenden Nationen bezüglich Herstellung und Verkauf von Automobilen und haben beide dem Pariser Klimaschutzabkommen zugestimmt. Es besteht daher in beiden Ländern die Notwendigkeit an Energieeinsparungen und Emissionsreduzierung im Verkehrssektor. Die Entwicklung von Dieselmotorenkonzepten mit hoher Effizienz und geringen Emissionswerten (wie z.B. Dual-Fuel-Konzepten) ist damit im Sinne der nationalen Strategien.Der Verbrennungsprozess in sogenannten Dual-Fuel-Motoren basiert auf der Kompressionszündung direkt eingesppritzten Kraftstoffs in einer brennbaren Umgebung aus Luft und gasförmigem oder flüssigem Brennstoff. Der Großteil des direkt eingespritzten Kraftstoffes verbrennt in einem derartigen Konzept vorgemischt, so dass Rußbildung in der Diffusionsverbrennung signifikant verringert werden kann. Darüber hinaus kann der Dual-Fuel-Motorbetrieb abhängig vom Kohlenstoffgehalt des vorgemischten und des direkt eingespritzten Kraftstoffs zu einer signifikanten Reduktion des Kohlendioxidausstosses führen.Das vorgeschlagene, gemeinsame Forschungsvorhaben nutzt die Expertise und sich ergänzenden Einrichtungen der Shanghai Jiao Tong University (SJTU) und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) zur Entwicklung und Optimierung von Dual-Fuel-Motorkonzepten mit Kraftstoffen geringen Kohlenstoffgehalts wie Erdgas, Methanol, Dimethyl-Ether und Polyoxymethylen-Dimethyl-Ether. Basierend auf der zu lösenden wissenschaftlichen Aufgabenstellung charakterisiert die FAU Einspritzung, Gemischbildung, Zündung und Verbrennung solcher Kraftstoffe unter für Dual-Fuel-Konzepte relevanten Bedingungen in einer selbstentwickelten Konstantvolumenkammer, die für die Beaufschlagung mit hohen Drücken und Temperaturen geeignet ist. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen stellen einen wissenschaftlich-technischen Leitfaden für die Entwicklung Dual-Fuel-Motorkonzepten mit gezielt kontrollierbarer Zündung und Verbrennungsstrategien hoher Effizienz und mit geringen Emissionen seitens der STJU dar. Darüber hinaus bietet die Kollaboration von SJTU und FAU eine einzigartige Ausbildungsplatform für Doktoranden und junge Wissenschaftler beider Seiten. Diese wissenschaftliche Erfahrung und vermittelte Fähigkeiten, Wissen und internationale Ausrichtung der Wissenschaftler trägt zu deren künftigen Karriere bei und versetzt sie in die Lage an der zukünftigen Entwicklung möglicher Lösung für globale Probleme mitzuwirken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Dr. Dong Han; Professor Dr. Zhen Huang