@article{ZacherlWopperSchwanzeretal., author = {Zacherl, Florian and Wopper, Christoph and Schwanzer, Peter and Rabl, Hans-Peter}, title = {Potential of the Synthetic Fuel Oxymethylene Ether (OME) for the Usage in a Single-Cylinder Non-Road Diesel Engine: Thermodynamics and Emissions}, series = {Energies}, volume = {15}, journal = {Energies}, number = {21}, publisher = {MDPI}, doi = {10.3390/en15217932}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:898-opus4-55350}, pages = {1 -- 26}, abstract = {Non-road sectors, such as agriculture and construction machinery, require high energy densities and flexibility in use, which is why diesel engines are mainly used. The use of climate-neutral fuels, produced from renewable energies, such as Oxymethylene Ether (OME) as a diesel substitute, can significantly reduce CO2 and pollutant emissions in these sectors. In addition to CO2 neutrality, OME also offers improved combustion characteristics compared to diesel fuel, eliminating the soot-NOx trade-off and thus enabling new opportunities in engine design and calibration. In this paper, the combustion of pure OME on a close-to-production, single-cylinder non-road diesel engine with a pump-line-nozzle injection system is analyzed. A variation of the center of combustion at constant power output was performed for diesel and OME at different operating points. Two injectors were investigated with OME. A study on ignition delay and a detailed thermodynamic analysis was carried out. In addition, the exhaust emissions CO, NOx, VOC, as well as particulate-matter, -number and -size distributions were measured. With OME, a significantly shorter ignition delay as well as a shortened combustion duration could be observed, despite a longer injection duration. In addition, the maximum injection pressure increases. VOC and CO emissions are reduced. Particulate matter was reduced by more than 99\% and particle number (>10 nm) was reduced by multiple orders of magnitude. The median of the particle size distribution shifts from 60 to 85 nm (diesel) into a diameter range of sub 23 nm (OME). A significant reduction of NOx emissions with OME enables new degrees of freedom in engine calibration and an efficiency advantage without hardware adaption.}, language = {en} } @techreport{ZacherlWopperMieslingeretal., author = {Zacherl, Florian and Wopper, Christoph and Mieslinger, Johann and Peis, Michael and Rabl, Hans-Peter}, title = {Schlussbericht zum Verbundvorhaben NAMOSYN: Nachhaltige Mobilit{\"a}t durch synthetische Kraftstoffe}, address = {Regensburg}, pages = {156}, abstract = {Im Labor f{\"u}r Verbrennungsmotoren und Abgasnachbehandlung der OTH-Regensburg sollten im Zuge des NAMOSYN-Projektes zwei Vertreter klimaneutraler Kraftstoffe an verschiedenen Systempr{\"u}fst{\"a}nden (Motor-, Einspritzpr{\"u}fstand, optisch zug{\"a}ngliche Einspritzkammer, …) und mit Hilfe von Simulationsmethoden f{\"u}r den Einsatz in bestehenden Verbrennungsmotoren untersucht werden. Synthetische Kraftstoffe aus der Gruppe der Oxymethylenether (OME) stellen eine CO2-neutrale Alternative zu fossilem Dieselkraftstoff dar. F{\"u}r Ottomotoren wurde untersucht, ob der synthetische Kraftstoff DMC/MeFo (Dimethylcarbonat \& Methylformiat) einen Ersatz f{\"u}r Ottokraftstoff darstellen kann, bzw. eine Drop-In-F{\"a}higkeit gegeben ist. Die OTH Regensburg bearbeitete 2 unabh{\"a}ngige Teilvorhaben zur motorischen Testung von synthetischen Kraftstoffen: „FC 1A: Motorische Testung von OME" und „FC 2: Untersuchung von C1-Oxygenaten f{\"u}r Ottomotoren". Die Projektlaufzeit betrug 3,5 Jahre, inkl. kostenneutraler Verl{\"a}ngerung um 6 Monate aufgrund der Corona-Pandemie. Im FC1A "AP2-Nachr{\"u}stung Dieselmotoren" der OTH Regensburg lag der Fokus auf der Erforschung der Potentiale und der Umr{\"u}stung eines Einzylinder-Dieselmotors mit Pumpe-Leitung-D{\"u}se-(PLD)-Einspritzsystem des Projektpartners Motorenfabrik Hatz GmbH und Co. KG f{\"u}r OME-Betrieb. Im AP2.1 wurden umfangreiche Daten gesammelt und Simulationsmodelle des Motors und PLD-Einspritzsystems erstellt und mit Dieselkraftstoff und OME validiert. Nachfolgend wurden Parameterstudien zur Geometrie des Einspritzsystems und der physikalischen Eigenschaften von OME durchgef{\"u}hrt. In AP2.2 und AP2.3 wurden umfangreiche Untersuchungen an einem Motor- und Einspritzsystempr{\"u}fstand mit Diesel und OME durchgef{\"u}hrt und der Steuerger{\"a}tedatensatz f{\"u}r den OME-Betrieb optimiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Umstellung des Kraftstoffs auf OME, insbesondere bei einfachen Motoren mit rudiment{\"a}rer Einspritztechnik und ohne Mittel zur NOx-Reduzierung (keine AGR oder SCR), ein enormes Potenzial zur Steigerung des Wirkungsgrads bei gleichzeitiger Reduzierung aller regulierten Schadstoffe (NOx, 𝑃N, 𝑃M, CO und 𝑉OC) er{\"o}ffnet. Die Ergebnisse und generierten Simulationsmodelle unterst{\"u}tzen eine schnelle Serienentwicklung und Einf{\"u}hrung von OME-Umr{\"u}stl{\"o}sungen. In FC 2 werden die vielversprechenden Kraftstoffe Methylformiat (MeFo) und Dimethylcarbonat (DMC) motorisch getestet. Untersuchungen am Kraftstoffsystem und wichtigen Komponenten dienen als Grundlage f{\"u}r das AP3. Im AP3 wird die Machbarkeit der DMC/MeFo-Verbrennung am Vollmotor demonstriert und die erwarteten Emissionsvorteile gegen{\"u}ber herk{\"o}mmlichen Ottokraftstoffen gezeigt. Abweichend von der urspr{\"u}nglichen Planung werden an der OTH Regensburg Kraftstoffblends aus Benzin und MeFo untersucht, um den Einsatzbereich des Kraftstoffs zu erweitern. In AP5 werden potentielle Mischungsverh{\"a}ltnisse analysiert und die Eigenschaften der ausgew{\"a}hlten Kraftstoffmischungen an einem Einspritzratenpr{\"u}fstand, an der Einspritzkammer und am Vollmotor untersucht. Es werden Einspritzverhalten, Gemischaufbereitung und Abgasemissionen bewertet. Zudem wird eine Kraftstoffmischanlage entwickelt und ein optischer Zugang am Vollmotor erm{\"o}glicht. Eine {\"O}lverd{\"u}nnungsmesstechnik wird eingesetzt, um den Kraftstoffeintrag ins Motor{\"o}l zu untersuchen}, language = {de} }