TY - JOUR A1 - Zacherl, Florian A1 - Wopper, Christoph A1 - Schwanzer, Peter A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Potential of the Synthetic Fuel Oxymethylene Ether (OME) for the Usage in a Single-Cylinder Non-Road Diesel Engine: Thermodynamics and Emissions JF - Energies N2 - 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. Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:898-opus4-55350 N1 - Project: NAMOSYN: Nachhaltige Mobilität durch synthetische Kraftstoffe (Funding Nr. 03SF0566N0) N1 - Corresponding author: Florian Zacherl VL - 15 IS - 21 SP - 1 EP - 26 PB - MDPI ER - TY - GEN A1 - Schwanzer, Peter A1 - Dietrich, Markus A1 - Gaderer, Matthias A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Monitoring von Partikelfiltern für den Einsatz in Fahrzeugen mit direkt- einspritzenden Ottomotoren mit einer Radio-Frequenz (RF-) Antenne T2 - Kolloquium des Bayerischen Wissenschaftsforum Y1 - 2019 UR - https://mobilitaet-verkehr.baywiss.de/fileadmin/verbundkolleg/mobilitaet-verkehr/poster/20190417_Poster_Regensburg_Kolloqium_des_Bayerischen_Wissenschaftsforum_Peter_Schwanzer.pdf ER - TY - GEN A1 - Schwanzer, Peter A1 - Dietrich, Markus A1 - Gaderer, Matthias A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Detektion unterschiedlicher Medien in Gasoline Particulate Filter (GPF) mit Hilfe eines Radio-Frequenz (RF-) Sensors T2 - Bayerische Wissenschaftsforum - BayWISS 2020 Y1 - 2020 UR - https://mobilitaet-verkehr.baywiss.de/fileadmin/verbundkolleg/mobilitaet-verkehr/poster/Schwanzer_Peter.pdf ER - TY - GEN A1 - Altmann, Robert A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Gaderer, Matthias T1 - Phänomenologische Untersuchung des Einspritzverhaltens von Pflanzenölkraftstoff T2 - 3. Tagung der Fuels Joint Research Group (FJRG) "Kraftstoffe für die Mobilität von Morgen" Y1 - 2019 UR - https://www.researchgate.net/publication/335490299_Phanomenologische_Untersuchung_des_Einspritzverhaltens_von_Pflanzenolkraftstoff ER - TY - GEN A1 - Schwanzer, Peter A1 - Dietrich, Markus A1 - Haft, Gerhard A1 - Gaderer, Matthias A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Oxidation Kinetics Determination of GDI Engine Soot by a Radio-Frequency Sensor T2 - 23rd Conference on Combustion Generated Nanoparticles 2019, June 17-20, Zürich, Switzerland Y1 - 2019 UR - https://www.nanoparticles.ch/archive/2019_Schwanzer_PO.pdf ER - TY - GEN A1 - Oetjen, Arne A1 - Rieger, Anna A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - van de Par, Steven T1 - The role of dissonance in the sound quality perception for electric vehicles T2 - The Journal of the Acoustical Society of America N2 - Tonal components can be regarded as one of the most relevant components for interior sound quality of electric vehicles, especially at low speeds. Sources for these tones are for example the vehicles' drivetrains but also other technical components. Depending on the driving conditions, due to the interaction of various dominant sources, audible tone complexes can occur. Similar to musical intervals, the different frequency ratios within these complexes can result in consonant or dissonant sensations. The strength of this sensation does not only depend on the frequency relation of the tones but also on their relative levels. In this study, different musical intervals were subjectively rated in terms of their specific consonant or dissonant character. Using an adaptive procedure, sound pairs, each consisting of a two-tone signal, where adjusted to equal dissonance by varying the level of the second tone of one of the two-tone signals. Using the same paradigm, also pairs of equal vehicle sound quality were obtained. With these results, it is possible to quantify dissonance, and theinfluence of dissonance on sound quality expressed in terms of level differences of two-tone signals. These results can help to make the concept of dissonance more useful for sound-engineering applications. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1121/1.5147356 VL - 148 IS - 4 PB - Acoustical Society of America ER - TY - JOUR A1 - Koder, Alexander A1 - Schwanzer, Peter A1 - Zacherl, Florian A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Mayer, Wolfgang A1 - Gruber, Georg A1 - Dotzer, Thomas T1 - Combustion and emission characteristics of a 2.2L common-rail diesel engine fueled with jatropha oil, soybean oil, and diesel fuel at various EGR-rates JF - Fuel N2 - To investigate the combustion and emission behavior of straight vegetable oils (SVO), jatropha oil, soybean oil, and diesel fuel were tested. For this research, a 2.2L common-rail engine with a two-stage turbocharging concept was equipped with a cylinder pressure indication system, an exhaust-gas analyzer, an AVL Micro Soot sensor and a Scanning Mobility Particle Sizer 3936 (SMPS) device to detect the particle-size-distribution (PSD). At a low and mid-load engine-operating point (EOP), the thermodynamic and emissions were investigated under various exhaust gas recirculation (EGR) rates with respect to the PSD. Moreover, the injection behavior of the three test fuels was analyzed separately using an injection rate analyzer. This procedure facilitates the thermodynamic investigations of the engine process and allows the calculation of the hydraulic delay (HD) as well as the ignition delay (ID). The ID of the SVO fuels compared to diesel fuel was found to be lower at all engine-operating modes, while jatropha oil always showed the shortest ID. In the particulate-nitrogen oxide (NOX) trade-off, the SVO fuels showed higher particulate matter (PM) emissions at the low-load EOP, whereas the PM emissions of diesel fuel overtop the SVO fuels at a higher engine load. With increased EGR-rates, a rise in the particle size was observed for all fuels. At the low-load EOP, the SVO fuels showed larger particles for high EGR-rates. This effect also changed by increasing the engine-load to the mid-load EOP, wherein the particle size of the diesel fuel emissions is higher by applying elevated EGR-rates. KW - BEHAVIOR KW - BLENDS KW - Exhaust gas recirculation KW - IGNITION KW - INJECTION KW - Jatropha oil KW - KARANJA KW - Particle-size-distribution KW - PERFORMANCE KW - RME KW - Soybean oil KW - Straight vegetable oil combustion KW - VEGETABLE-OILS Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.04.147 VL - 228 IS - September SP - 23 EP - 29 PB - Elsevier ER - TY - CHAP A1 - Koder, Alexander A1 - Zacherl, Florian A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Mayer, Wolfgang A1 - Gruber, Georg A1 - Dotzer, Thomas T1 - Jatropha Oil as an Alternative Fuel for Modern Diesel Engines - Injection Characteristics and EGR-Compatibility T2 - WCX 17: SAE World Congress 2017 N2 - An effective way to reduce greenhouse gas emissions (GHGs) is to use rurally produced straight jatropha oil as a substitute for diesel fuel. However, the different physical and chemical properties of straight vegetable oils (SVOs) require a customized setup of the combustion engine, particularly of the injection timing and quantity. Therefore, this study demonstrates the differences in the injection and combustion processes of jatropha oil compared to diesel fuel, particularly in terms of its compatibility with exhaust gas recirculation (EGR). A 2.2 l common-rail diesel engine with a two-stage turbocharging concept was used for testing. To examine the differences in injection rate shaping of diesel fuel and jatropha oil, the injector was tested with an injection rate analyzer using both the fuels. To investigate the combustion process, the engine was mounted at an engine test bench and equipped with a cylinder pressure indication system. All limited emissions, as well as fuel consumption, were measured. Various injection strategies, boost and rail pressure levels were tested at different EGR rates in terms of their impact on the combustion process. EGR in particular offers a great potential in the case of jatropha oil combustion due to its oxygen content. In addition, the investigation of injection rate shaping in combination with cylinder pressure analysis allowed a detailed thermodynamic evaluation of the combustion process. Ignition delay (ID) was also analyzed using a new method to calculate the start of combustion (SOC) Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.4271/2017-01-5000 PB - SAE International ER - TY - JOUR A1 - Walter, Stefanie A1 - Schwanzer, Peter A1 - Steiner, Carsten A1 - Hagen, Gunter A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Dietrich, Markus A1 - Moos, Ralf T1 - Mixing Rules for an Exact Determination of the Dielectric Properties of Engine Soot Using the Microwave Cavity Perturbation Method and Its Application in Gasoline Particulate Filters JF - Sensors N2 - In recent years, particulate filters have become mandatory in almost all gasoline-powered vehicles to comply with emission standards regarding particulate number. In contrast to diesel applications, monitoring gasoline particulate filters (GPFs) by differential pressure sensors is challenging due to lower soot masses to be deposited in the GPFs. A different approach to determine the soot loading of GPFs is a radio frequency-based sensor (RF sensor). To facilitate sensor development, in previous work, a simulation model was created to determine the RF signal at arbitrary engine operating points. To ensure accuracy, the exact dielectric properties of the soot need to be known. This work has shown how small samples of soot-loaded filter are sufficient to determine the dielectric properties of soot itself using the microwave cavity perturbation method. For this purpose, mixing rules were determined through simulation and measurement, allowing the air and substrate fraction of the sample to be considered. Due to the different geometry of filter substrates compared to crushed soot samples, a different mixing rule had to be derived to calculate the effective filter properties required for the simulation model. The accuracy of the determined mixing rules and the underlying simulation model could be verified by comparative measurements on an engine test bench. KW - mixing rule KW - dielectric properties KW - microwave cavity perturbation KW - finite element method (FEM) KW - soot mass determination KW - radio-frequency (RF) KW - gasoline particulate filter (GPF) Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.3390/s22093311 VL - 22 IS - 9 SP - 1 EP - 17 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - CHAP A1 - Kaspar, Marcel A1 - Kleiner, Florian A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Online-Analyse und Optimierung der Schmierölverdünnung bei direkteinspritzenden Ottomotoren T2 - 7. VDI-Fachtagung mit Fachausstellung Zylinderlaufbahn, Kolben, Pleuel : Baden-Baden, 03. und 04. Juni 2014 N2 - Bei Ottomotoren mit Direkteinspritzung besteht beim Kaltstart, den Warmlaufphasen und auch durch den Einfluss anderer Parameter wie z. B. des Einspritzzeitpunkts oder des Einspritzdrucks die Problematik, dass Kraftstoff an die Zylinderlaufbahn aufgetragen wird und sich mit dem Motoröl vermischen kann. Eine Verstärkung dieses Kraftstoffauftrags ist unter anderem der Verschiebung der Motorbetriebspunkte zu höheren Mitteldrücken und damit einem Wirkungsgrad optimaleren Betrieb geschuldet. Eine Veränderung der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Motoröls durch die Verdünnung mit Kraftstoff ist die Folge. Durch die Verringerung der Viskosität des Motoröls kann es zu einer verminderten Schmierwirkung des Öls kommen, die im schlimmsten Fall zur Schädigung des Motors führt. Existierende Offline-Analysemethoden die zeitintensive Laboranalysen nach sich ziehen, als auch Online-Messverfahren die nicht den technischen Anforderungen hinsichtlich Genauigkeit und einer kurzen Messdauer entsprechen, stellen aktuell die einzigen Messmethoden zur Bestimmung der Schmierölverdünnung dar. Durch neue Entwicklungstrends bei Ottomotoren ist es jedoch unbedingt notwendig, die Mechanismen des Kraftstoffein- und -austrags in das und aus dem Motoröl genauer zu untersuchen. Mit der an der OTH Regensburg neu entwickelten Messtechnik wurde eine Vorgehensweise erarbeitet, mit der die zeitlichen Verläufe des Kraftstoffein- und -austragsverhaltens bei Ottomotoren quantitativ in kurzer Zeit bestimmt und optimiert werden können. Especially at cold start and the warm-up operation GDI engines have an issue with oil dilution. Parameters such as injection timing and injection pressure impact the entry of fuel in the engine oil as well. With the adjustment of engine operating points to higher mean effective pressures resulting in downsizing concepts also an additional increase of fuel entry occurs. Fuel gets into the oil pan and is mixed with the engine oil so that the physical and chemical properties of the engine oil are changed. With the reduction of engine oil viscosity due to fuel entry a reduced lubricating effect can be caused. In the worst case damage to the engine occurs, To determine oil dilution online and offline measurement methods exist. A rather long analysis time in the laboratory is a disadvantage of the offline methods. Online methods are not correlating with technical requirements in terms of accuracy and a short measurement time. New trends in the development of gasoline engines require investigations of fuel in oil sorption and desorption processes. A new measurement technique which is developed at the OTH Regensburg enables to determine quantitative fuel in oil sorption and desorption processes. With this technique a procedure was generated to measure the oil dilution at gasoline engines and optimize them in a short time. KW - Direkteinspritzerottomotor KW - Direkteinspritzung KW - Kaltstart KW - Kraftstoff KW - Motoröl KW - Online-Analyse KW - Online-Messverfahren KW - Ottomotor KW - Viskositätsverringerung Y1 - 2014 SN - 978-3-18-092230-0 SP - 65 EP - 77 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf ER - TY - JOUR A1 - Schwanzer, Peter A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Loders, S. A1 - Seifert, P. A1 - Himmelstoss, S. A1 - Gaderer, Matthias T1 - Difference in the Tailpipe Particle Number by Consideration of Sub-23-nm Particles for Different Injection Settings of a GDI Engine JF - Emission control science and technology N2 - The purpose of this study was to investigate the characteristic of nanoparticles under consideration of sub-23-nm particles from a 1.8-l direct injection (DI) gasoline engine under stoichiometric air/fuel conditions in the exhaust gas system. For future CO2 challenges, the usage of DI-instead of port fuel injection (PFI)-gasoline engines is unavoidable. Therefore, a state of the art particle management program-particle number (PN) system, the Horiba SPCS (2100) with an integrated CPC (condensation particle counter), was recalibrated from a 50% cutoff (D-50%) at 23 nm down to a cutoff at 10 nm and the PCRF (particle concentration reduction factor) for sizes smaller than 23 nm was checked. Two different modal points, out of a representative Real Driving Emission (RDE) cycle, were investigated with both calibrations, D-50%=10 nm and D-50%=23 nm. For these different load points, the fuel pressure (FUP) and the start of injection (SOI) were varied, to represent the difference in the structure and the ratio conc((10 nm))/conc((23 nm)) of the nanoparticle emissions. The particle characterization includes the particle number (PN), the particle size distribution (PSD), and the particle mass (PM). The particle number was measured with Horiba SPCS (2100). The particle size distribution was analyzed with a Grimm differential mobility analyzer (DMA) in combination with a Faraday cup electrometer (FCE). Micro Soot and Pegasor were used to determine the PM, and an optical characterization was done with a 120-kV Phillips CM12 transmission electron microscope (TEM). The position of all particle measurement systems was downstream the three-way catalyst (TWC). The results of this investigation showed that a higher injection pressure decreases the PN (without consideration of sub-23-nm particles) in general. The ratio conc((10 nm))/conc((23 nm)) was therefore higher, because smaller particles, especially ash particles, were less reduced from the FUP. This means higher FUP tends to a higher ratio. For the SOI, the main reasons of the ratio differences were explained by an encroachment between the injection jet and the piston, the valve and the wall. KW - DoE KW - GDI KW - Particle number Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.1007/s40825-019-0114-1 VL - 5 IS - 1 SP - 7 EP - 22 PB - Springer Nature ER - TY - JOUR A1 - Schwanzer, Peter A1 - Schillinger, Maximilian A1 - Mieslinger, Johann A1 - Walter, Stefanie A1 - Hagen, Gunter A1 - Maerkl, Susanne A1 - Haft, Gerhard A1 - Dietrich, Markus A1 - Moos, Ralf A1 - Gaderer, Matthias A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - A Synthetic Ash-Loading Method for Gasoline Particulate Filters with Active Oil Injection JF - SAR International Journal of Engines N2 - To reduce particulate emissions, the use of particulate filters in diesel engines is meanwhile state of the art, while the integration of such systems in gasoline engines is now also necessary in order to comply with today's regulations. Over its lifetime, a gasoline particulate filter (GPF) collects ash components of fuel, lubrication oil, and materials originating from the catalytic coating and from engine abrasion. In the development and application process, synthetic ashing from GPFs is challenging. The ash of the lubrication oil can be increased in various ways, like oil-doped fuel, a separate oil burner, or changes in the piston-cylinder system of the engine. However, these methods show major disadvantages. For this reason, an improved approach is presented in this study, which allows a quick response to changes in combustion (e.g., engine knocking) and producing ash, which is more realistic due to its primary particle size and the density of ash plugs, in a shorter time. Therefore, an approach to accelerate ash loading by active oil injection using a multi-point injection (MPI) system is introduced. With the help of this methodology, an ashing capacity of 1.21 g/h is implemented, which is a high rate compared to other investigations. The primary particle size (evaluated by means of a transmission electron microscope), is in the same size range as those detected at the full-load curve during regular operation. A computer tomographic (CT) analysis of the incinerated particulate filter also shows that a very high density of ash plugs can be realized, which has also been found in the literature for real applications. In addition, with the help of a mass spectrometer (MS) and an intermediate weighing of the particulate filter, the current ash loading of the GPF could be determined with an accuracy of 1%. KW - Ash KW - GDI KW - GPF KW - Particle Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.4271/03-14-04-0029 SN - 1946-3936 SN - 1946-3944 VL - 14 IS - 4 SP - 493 EP - 506 PB - SAE International ER - TY - JOUR A1 - Braun, Peter A1 - Durner, Bernhard A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Matysik, Frank-Michael T1 - Investigations on the decomposition of AdBlue urea in the liquid phase at low temperatures by an electrochemically induced pH shift JF - Monatshefte für Chemie N2 - Ammonia-based selective catalytic reduction (SCR) systems are the most widely used technology for reduction of nitrogen oxide emissions from lean-burn engines such as diesel engines. However, at low exhaust temperatures, the SCR process is limited by difficulties in the decomposition of the ammonia precursor urea, which is carried on-board using an aqueous solution "AdBlue". In this study, the decomposition of AdBlue urea induced by electrical current and the resulting associated pH shifts were investigated in a divided cell configuration in the liquid phase. The decomposition was found to be favored in both electrochemical compartments, anodic and cathodic, at temperatures of 60-80 degrees C compared to a reference without electrochemical treatment. In addition to the determination of ammonia contents using an ammonia sensor, IC/HPLC analyses were carried out for each sample. Different side products such as biuret, nitrate, cyanuric acid, ammelide, and others were formed. In the anodic compartment, nitrate formation could be observed due to oxidation of ammonia at the electrode surface. [GRAPHICS] . KW - Ammonia KW - Catalysis KW - CONVERSION KW - Diesel Engine KW - DOPED MN/TIO2 KW - Electrochemistry KW - HYDROLYSIS KW - In situ pH shift KW - NOX KW - OXIDATION KW - PRODUCTS KW - REMOVAL KW - SCR KW - SELECTIVE CATALYTIC-REDUCTION KW - Thermochemistry Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.1007/s00706-019-02406-6 VL - 150 IS - 9 SP - 1633 EP - 1641 PB - Springer ER - TY - JOUR A1 - Braun, Peter A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Matysik, Frank-Michael T1 - Investigations on the Liquid-Phase Decomposition of AdBlue Urea for the Selective Catalytic Reduction Process JF - Chemie Ingenieur Technik N2 - Difficulties in decomposing AdBlue to ammonia limit the applicability of selective catalytic reduction systems at low exhaust temperatures. Investigations on the decomposition of AdBlue in the liquid phase under elevated pressure at temperatures up to 165 degrees C were carried out. Besides effects of inorganic catalysts, the impact of pH on urea decomposition was examined. After dissolution in aqueous phase, the compounds ZnO, WO3, and MoO3 were found to be effective in liquid-phase AdBlue decomposition. However, the efficiency was dropping significantly over few hours. Decomposition of AdBlue urea was also found to be favored for alkaline and acidic conditions. KW - AdBlue urea KW - Ammonia KW - DeNO(x) KW - EMISSIONS KW - HYDROLYSIS KW - KINETICS KW - Liquid-phase decomposition KW - LOW-TEMPERATURE SCR KW - MODEL KW - NOX KW - Selective catalytic reduction Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201800055 VL - 91 IS - 7 SP - 961 EP - 968 PB - Wiley ER - TY - RPRT A1 - Zacherl, Florian A1 - Wopper, Christoph A1 - Mieslinger, Johann A1 - Peis, Michael A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Schlussbericht zum Verbundvorhaben NAMOSYN: Nachhaltige Mobilität durch synthetische Kraftstoffe BT - Cluster FC1A: OME Für Dieselmotoren - Motorische Testung; Cluster FC2: C1-O Systeme für Ottomotoren N2 - Im Labor für Verbrennungsmotoren und Abgasnachbehandlung der OTH-Regensburg sollten im Zuge des NAMOSYN-Projektes zwei Vertreter klimaneutraler Kraftstoffe an verschiedenen Systemprüfständen (Motor-, Einspritzprüfstand, optisch zugängliche Einspritzkammer, …) und mit Hilfe von Simulationsmethoden für den Einsatz in bestehenden Verbrennungsmotoren untersucht werden. Synthetische Kraftstoffe aus der Gruppe der Oxymethylenether (OME) stellen eine CO2-neutrale Alternative zu fossilem Dieselkraftstoff dar. Für Ottomotoren wurde untersucht, ob der synthetische Kraftstoff DMC/MeFo (Dimethylcarbonat & Methylformiat) einen Ersatz für Ottokraftstoff darstellen kann, bzw. eine Drop-In-Fähigkeit gegeben ist. Die OTH Regensburg bearbeitete 2 unabhängige Teilvorhaben zur motorischen Testung von synthetischen Kraftstoffen: „FC 1A: Motorische Testung von OME“ und „FC 2: Untersuchung von C1-Oxygenaten für Ottomotoren“. Die Projektlaufzeit betrug 3,5 Jahre, inkl. kostenneutraler Verlängerung um 6 Monate aufgrund der Corona-Pandemie. Im FC1A "AP2-Nachrüstung Dieselmotoren" der OTH Regensburg lag der Fokus auf der Erforschung der Potentiale und der Umrüstung eines Einzylinder-Dieselmotors mit Pumpe-Leitung-Düse-(PLD)-Einspritzsystem des Projektpartners Motorenfabrik Hatz GmbH und Co. KG für 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 durchgeführt. In AP2.2 und AP2.3 wurden umfangreiche Untersuchungen an einem Motor- und Einspritzsystemprüfstand mit Diesel und OME durchgeführt und der Steuergerätedatensatz für den OME-Betrieb optimiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Umstellung des Kraftstoffs auf OME, insbesondere bei einfachen Motoren mit rudimentärer 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) eröffnet. Die Ergebnisse und generierten Simulationsmodelle unterstützen eine schnelle Serienentwicklung und Einführung von OME-Umrüstlösungen. In FC 2 werden die vielversprechenden Kraftstoffe Methylformiat (MeFo) und Dimethylcarbonat (DMC) motorisch getestet. Untersuchungen am Kraftstoffsystem und wichtigen Komponenten dienen als Grundlage für das AP3. Im AP3 wird die Machbarkeit der DMC/MeFo-Verbrennung am Vollmotor demonstriert und die erwarteten Emissionsvorteile gegenüber herkömmlichen Ottokraftstoffen gezeigt. Abweichend von der ursprünglichen Planung werden an der OTH Regensburg Kraftstoffblends aus Benzin und MeFo untersucht, um den Einsatzbereich des Kraftstoffs zu erweitern. In AP5 werden potentielle Mischungsverhältnisse analysiert und die Eigenschaften der ausgewählten Kraftstoffmischungen an einem Einspritzratenprüfstand, 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 ermöglicht. Eine Ölverdünnungsmesstechnik wird eingesetzt, um den Kraftstoffeintrag ins Motoröl zu untersuchen KW - Synthetische Kraftstoffe KW - OME KW - DMC KW - MeFo KW - E-Fuels Y1 - 2023 CY - Regensburg ER - TY - BOOK A1 - Altmann, Robert A1 - Gebhard, Jürgen A1 - Emberger, Peter A1 - Thuneke, Klaus A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Remmele, Edgar T1 - Zünd- und Brennverhalten von Pflanzenölkraftstoff und Übertragung auf einen Motor der Abgasstufe V N2 - Durch den Ersatz von Dieselkraftstoff durch Rapsölkraftstoff (R100) können Treibhausgasemissionen reduziert werden. Für einen störungsfreien Betrieb eines Motors mit Rapsölkraftstoff sind jedoch Modifikationen an Motorkomponenten und Motorsteuergerät notwendig, um eine effiziente Verbrennung im Motor zu erreichen. Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung von Grundlagen zur Auslegung der Motorsteuerung pflanzenöltauglicher Offroad-Motoren mit moderner Abgasnachbehandlung mit anschließender entsprechender Abstimmung der Motorapplikation am Prüfstand. Grundlegende Untersuchungen der physikalischen Prozessabläufe von R100 bei der Einspritzung werden an einem hydraulischen Druckanstiegsanalysator (HDA) und einer Hochdruck-Hochtemperatur-Kammer (HDHT-Kammer) durchgeführt. Unterschiede im Zünd- und Brennverhalten werden in einer Konstantvolumenbrennkammer untersucht. Abschließend werden die Erkenntnisse am Motorenprüfstand auf einen DEUTZ-Motor übertragen, dessen Einspritzsystem auch bei den grundlegenden Untersuchungen verwendet wurde. Die Ergebnisse zeigen, dass das Einspritzverhalten von R100 eine höhere Sensitivität gegenüber Kraftstofftemperaturvariationen aufweist als Dieselkraftstoff. Bei niedrigen raftstofftemperaturen sind mit R100 ein längerer Öffnungsverzug und eine geringere Einspritzmenge festzustellen. Um diesen Einfluss bei der Einspritzstrategie zu kompensieren, ist die Kenntnis der Kraftstofftemperatur im Injektor notwendig. Eine weitere Herausforderung stellt die Gemischaufbereitung dar, hier führen unter anderem die höhere Viskosität und höhere Siedetemperaturen von R100 zu einem schmäleren Spritzwinkel und verzögerter Verdampfung im Vergleich zum Dieselkraftstoff. Eine Erhöhung des Einspritzdrucks und höhere Temperaturen und Drücke in der Brennkammer verbessern die Gemischaufbereitung. Bei Bedingungen von mittlerer und hoher Last ist der Zündverzug von R100 kürzer und das Verbrennungsverhalten ähnlich zum Dieselkraftstoff. Eine geringere Wärmefreisetzung von R100 wird durch den geringeren Heizwert verursacht. Unter Bedingungen von niedriger Last und Motorstart ist ein längerer Zündverzug von R100 im Vergleich zum Dieselkraftstoff festzustellen. Eine Steigerung des Einspritzdrucks und höhere Brennkammerdrücke und -temperaturen führen bei beiden Kraftstoffen zu kürzeren Zündverzügen, der Einfluss dieser Parameter ist jedoch für R100 stärker als für Dieselkraftstoff. Voreinspritzungen führen bei beiden Kraftstoffen zu einer Verkürzung des Zündverzugs der Haupteinspritzung und zu einer geringeren Wärmefreisetzungsrate. Am Motorprüfstand ist bei gleicher Motorapplikation mit R100 eine geringere Leistung als mit Dieselkraftstoff festzustellen. Nach Angleichung der Motorleistung durch Anhebung der Einspritzmenge von R100 sind im Rohabgas Stickstoffoxid (NOX)- und Kohlenstoffmonoxidemissionen auf gleichem Niveau zu Dieselkraftstoff zu beobachten sowie geringere Partikelemissionen. Unter Verwendung eines DoE Vorgehens kann der Partikel-NOX - trade-off von R100 optimiert und Einstellparameter gefunden werden, in denen sowohl niedrigere NOX als auch niedrigere Partikelemissionen im Vergleich zum Dieselkraftstoff resultieren. Das installierte Abgasnachbehandlungssystem, bestehend aus einem Dieseloxidationskatalysator (DOC), Dieselpartikelfilter (DPF) und selektivem katalytischem Reduktionssystem (SCR), arbeitet für beide Kraftstoffe ähnlich und es scheint keine Anpassung der Dosierungsstrategie der wässrigen Harnstofflösung notwendig zu sein. Eine Regeneration des Partikelfilters mit R100 war nach Optimierung der Einstellparameter der Drosselklappe möglich. Motorkaltstart und Leerlauf sind herausfordernde Betriebsphasen, die für R100 einer weiteren Optimierung bedürfen. Eine Temperierung von R100 im Injektor auf 50–60 °C sowie eine Kompensation der Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur sind mögliche Verbesserungsmaßnahmen. Zudem kann durch einen früheren Einspritzbeginn von R100 das Verbrennungsverhalten angepasst werden. Die Motorprüfstandsuntersuchungen bestätigen qualitativ die Erkenntnisse die mit dem hydraulischen Druckanstiegsanalysator (HDA), der Hochdruck-Hochtemperatur-Kammer (HDHT-Kammer) und der Konstantvolumenbrennkammer gewonnen wurden. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um die Ergebnisse auf einen baugleichen, in einer mobilen Arbeitsmaschine eingebauten Motor zu transferieren, damit Informationen zur Dauerhaltbarkeit unter realen Bedingungen erhalten werden können. Weiterführende Forschungsarbeiten sind im Bereich der Betriebsphasen des Motorkaltstarts und Leerlaufs mit Rapsölkraftstoff nötig, um einen dauerhaft störungsfreien Betrieb in diesen Betriebsphasen zu erreichen. Die erzielten Erkenntnisse deuten darauf hin, dass hier noch viel Verbesserungspotenzial vorhanden ist. KW - Biokraftstoff KW - Brennwert KW - Zündung KW - Motor KW - Rapsöl KW - Motorsteuerung Y1 - 2020 UR - https://www.tfz.bayern.de/mam/cms08/biokraftstoffe/dateien/tfz_bericht_69_evolum_a.pdf SN - 1614-1008 VL - 69 PB - Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe CY - Straubing ER - TY - CHAP A1 - Schneider, Sebastian A1 - Mühlbauer, Christian A1 - Sittl, Christopher A1 - Rottengruber, Hermann A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Wagner, Marcus A1 - Verhey, Jesko L. ED - Rottengruber, Hermann ED - Luft, Tommy ED - Schneider, Sebastian T1 - Tickergeräuschanalyse an einem Otto-DI-Motor mittels empirischer Bewertungsformel T2 - Motor- und Aggregate-Akustik: 11. Magdeburger Symposium, Tagungsband N2 - Beim Kauf eines Pkw wird der akustische Qualitätseindruck eines Fahrzeugantriebstrangs stetig relevanter. Die wahrgenommene Geräuschqualität des Motoraggregates nimmt hierbei eine Schlüsselrolle ein. Aufgrund der Ausprägung einzelner Störgeräusche wird jene Geräuschqualität negativ beeinflusst. Diese als unangenehm empfundenen Geräuschkomponenten gilt es im Rahmen der Fahrzeugentwicklung weiter zu reduzieren, wobei die Identifikation und Bewertung störender Geräuschanteile am Motorgesamtgeräusch Voraussetzungen für eine effektive Akustikoptimierung sind. Vor allem das impulshafte Tickergeräusch wird bei Otto-DI-Motoren als besonders lästig eingestuft, weswegen dieser Beitrag darauf abzielt, die tickernden Geräuschanteile aus dem Gesamtgeräusch zu analysieren und zu bewerten. Hierzu wurde eine empirische Formel entwickelt, welche die tickernden Geräuschanteile in ihrer Intensität in Grenzen einstufen kann. Diese ist rein empfindungsbasiert und besteht aus der Impulshaftigkeit, der Lautheit sowie der Schärfe des Motorgesamtgeräusches. Wie auch bei anderen psychoakustischen Bewertungsskalen wurde die Benotung von 1 (sehr tickernd) bis 10 (nicht tickernd) vorgenommen. Anhand von Hörversuchen mithilfe einer Expertenjury konnte die Tickergeräuschbewertungsformel anschließend verifiziert werden. Hiernach kann präzise ausgesagt werden, in welchen Motorkennfeldbereichen das Tickergeräusch die Angenehmheit des Motorgesamtgeräusches untergräbt. KW - Messtechnik KW - Geräuschentwicklung KW - Psychoakustik KW - Schallentstehung Y1 - 2021 SN - 978-3-948749-02-6 U6 - https://doi.org/10.25673/36611 SP - 65 EP - 86 PB - Otto-von-Guericke-Universität CY - Magdeburg ER - TY - CHAP A1 - Schneider, Sebastian A1 - Hots, Jan A1 - Luft, Tommy A1 - Rottengruber, Hermann A1 - Verhey, Jesko L. A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Entwicklung einer empirischen Formel zur Bewertung der Tickergeräuschanteile von Motorgeräuschen T2 - DAGA 2019 - 45. Jahrestagung für Akustik, 8.-21. März 2019, Rostock Y1 - 2019 UR - https://pub.dega-akustik.de/DAGA_2019/data/daga19_proceedings.pdf SN - 978-3-939296-14-0 VL - 45 SP - 643 EP - 646 PB - Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. ER - TY - CHAP A1 - Rieger, Anna A1 - Mühlbauer, Christian A1 - Weber, Rainer A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Measures to Address the Dissonance Perception of Multiple Tonal Components in Sounds T2 - DAGA 2019 - 45. Jahrestagung für Akustik, 18.-21. März 2019, Rostock Y1 - 2019 UR - https://pub.dega-akustik.de/DAGA_2019/data/articles/000499.pdf VL - 45 SP - 375 EP - 378 PB - Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. ER - TY - CHAP A1 - Rieger, Anna A1 - Oetjen, Arne A1 - van de Par, Steven A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Einfluss der Dissonanz auf die Wahrnehmung der Geräuschqualität T2 - Fortschritte der Akustik DAGA 2022: 48. Jahrestagung für Akustik, 21. - 24. März 2022, Stuttgart und Online Y1 - 2022 UR - https://www.dega-akustik.de/publikationen/online-proceedings/ VL - 48 PB - Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. CY - Stuttgart ER - TY - CHAP A1 - Rieger, Anna A1 - Oetjen, Arne A1 - van de Par, Steven A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Gehörbezogene Modellierung der Dissonanz T2 - Tagungsband DAGA 2021: 47. Jahrestagung für Akustik, 15.-18. August 2021, Wien und Online Y1 - 2021 UR - https://www.dega-akustik.de/publikationen/online-proceedings/ VL - 47 SP - 1034 EP - 1037 PB - Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. ER -