Realemissionsprüfstand: Hochdynamische Emissions-/Verbrauchsmessung für Niedrigstemissions-Antriebe

• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik, Technische Thermodynamik und Thermische Energietechnik
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 463549337

Der Lehrstuhl für Antriebe in der Fahrzeugtechnik (LAF) der TU Kaiserslautern, geleitet von Prof. Dr.-Ing. Michael Günthner, beabsichtigt die Ausstattung eines hochdynamischen Verbrennungsmotorenprüfstands mit einem System zur zeitlich hochaufgelösten Erfassung von Kraftstoffverbrauch und Abgasemission. Insbesondere sollen bislang nicht limitierte Abgaskomponenten (sog. Sekundäremissionen) sowie der Verbrauch und das Emissionsverhalten beim Einsatz alternativer Kraftstoffe unter Vorgabe transienter Betriebsprofile untersucht werden, wie sie im realen Fahrzeugbetrieb bei unterschiedlichen Hybridisierungsgraden auftreten.Das Gerät setzt sich aus einem Teilgerät zur Messung gasförmiger Abgasbestandteile, einem Teilgerät zur Messung von Partikelemissionen sowie einer kombinierten Kraftstoffkonditionierung und -verbrauchsmessanlage zusammen. Die Spezifikationen sind dabei so gewählt, dass die Messung dynamische Prozesse aus dem transienten Motorbetrieb abbilden kann und gleichzeitig alle Komponenten für die Untersuchung maßgeblicher aktueller sowie für die Zukunft erwarteter Alternativkraftstoffe für Verbrennungsmotoren geeignet sind. Spezielles Augenmerk wird dabei auf regenerativ erzeugbaren Kraftstoffen sowie den für die Entwicklung darauf angepasster Brennverfahren notwendigen Messgrößen liegen.Die ausgewählte Abgasmesstechnik basiert für die gasförmigen Komponenten auf einem Fourier-Transformations- Infrarotspektrometer (FTIR), welches verschiedene vorkalibrierte Komponenten analysierter Gasmischungen gleichzeitig anhand der Absorption von Infrarotstrahlung spektral erfasst und quantifiziert. Ergänzt wird die FTIR-Messeinheit durch weitere Analysatoren zur Erfassung der Konzentration des Summenwerts brennbarer Kohlenwasserstoffe (THC) sowie von Sauerstoff im Abgas (– die O2-Konzentration kann mittels des FTIR nicht bestimmt werden) und Kohlenstoffdioxid in der Ansaugluft (zur Bestimmung der Abgasrückführrate).Partikel im Abgas werden mittels eines Partikelgrößenspektrometers klassifiziert, welches Teilchen im Nanometer-Größenbereich elektrisch auflädt und anhand der Flugstrecke und Ladungsmenge in einem Elektrometer Größe und Anzahl der Partikel ermitteln kann.Die Anlage wird ergänzt durch eine Einrichtung zur kombinierten Kraftstoffkonditionierung und -verbrauchsmessung. Diese sorgt für ein definiertes Druck- und Temperaturniveau für die Messung und erfasst kontinuierlich den Kraftstoffmassenstrom. Neue Kraftstoffe wie z. B. Alkohole und spezielle Oxygenate erfordern eine besondere Ausrüstung der flüssigkeitsführenden Bauteile mit besonders beständigen Werkstoffen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Hochdynamische Emissions- und Verbrauchsmessung für Niedrigstemissions-Antriebssysteme
• Gerätegruppe: 2860 Motoren- und Getriebeprüfstände, Verdichterprüfstände
• Antragstellende Institution: Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Michael Günthner