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 - TY - GEN A1 - Altmann, Robert A1 - Gaderer, Matthias A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Prüfstandsuntersuchungen an einem DEUTZ NRMM Motor mit Rapsölkraftstoff und Optimierung des Betriebs- und Emissionsverhaltens durch statistische Versuchsplanung T2 - 18. Internationaler Fachkongress "Kraftstoffe der Zukunft 2021" - digital & international vernetzt!, online Y1 - 2021 ER - TY - CHAP A1 - Mäule, Paul A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Correlation of Oil Emissions with Particulate Emissions of Gasoline Engines T2 - Internationales AVL-Forum Abgas- und Partikelemissionen, 20. und 21. Februar 2018, Ludwigsburg N2 - Recent developments in exhaust gas legislation make it necessary to focus the research at the particulate emissions from gasoline engines and technologies for their reduction. In addition to the particulates resulting from the combustion of the fuel, the oil emissions represent another possible source for particulate emissions. This paper presents a measurement method which can be used to quantify stationary as well as dynamic oil emissions of gasoline engines. Furthermore, the correlation between the oil emissions and the particulate emissions is the focus of the investigations. Conventional methods for the determination of the oil emissions, such as the gravimetric and the volumetric measurement, are unsuitable since they require long engine operation times to provide useful results. These methods therefore do not allow a fast online measurements during the dynamic operation. For this reason, a new measuring method was used, which allows for a time-resolved online measurement of the oil emissions. This measurement method is based on the sulfur tracer method, which uses the sulfur that is naturally contained in the engine oil as a tracer. The sulfur concentration in the exhaust gas is determined by using an Ion-Molecule-Reaction mass spectrometer. The determination of the particulate emissions corresponds to the PMP regulation. The studies carried out under steady state and dynamic conditions show a clear correlation between the oil consumption and the number of particulates in the exhaust gas. In the case of the dynamic measurements it could also be shown that time-resolved measurements of the oil consumption are possible with the used measurement setup. In addition, it was shown that the number of particulates does not influence the measurement of the SO2-concentration. Furthermore, the different effects of burned and unburned oil emissions have been evaluated by the dosing of the oil into the exhaust gas. The overall conclusion of the measurements shows a strong influence of the oil emissions on the particulate emissions. Therefore, it is crucial to reduce the oil emissions. Possible approaches for this reduction can be improved turbocharger sealing concepts, new piston ring designs or more efficient oil separators for the crankcase ventilation system. KW - Auspuffgas KW - Benzinmotor KW - dynamisches Messen KW - Kraftstoff KW - Maschinenbetrieb KW - Massenspektrometer KW - Messmethode KW - Messtechnik KW - Motorenöl KW - Ölverbrauch KW - Online-Messung KW - Partikelemission KW - Schwefel KW - Tracer-Technik KW - Volumenmessung KW - Zeitmessung Y1 - 2018 SP - 1 EP - 9 PB - AVL Deutschland CY - Mainz ER - TY - CHAP A1 - Kornexl, Michael A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Mayer, Wolfgang A1 - Haluska, Peter A1 - Ehrhard, Jan T1 - Motorische Untersuchung einer Doppelstromturbine bei gezielter Variation von Einflussparametern T2 - Ladungswechsel im Verbrennungsmotor 2017 : Elektrifizierung im Umfeld Ladungswechsel ; 10. MTZ-Fachtagung N2 - Um die Leistungsmerkmale moderner Ottomotoren, hohe Nennleistung bei niedrigem Kraftstoffverbrauch einerseits und hohes Low End Torque bei dynamischem Ansprechverhalten andererseits, zu erreichen, stehen Abgasturbolader mit verschiedenen Turbinentypen zur Verfügung. Dabei wird zwischen den Ausführungen ein- und mehrflutige Turbine unterschieden. Je nach geometrischer Ausführung der Flutentrennung wird bei den mehrflutigen Turbinen zwischen den Bauformen Zwillingsstrom- und Doppelstromturbine differenziert. KW - Abdichten KW - Drehzahlbereich KW - Druckverhältnis KW - dynamisches Verhalten KW - Einflussgröße KW - experimentelle Untersuchung KW - Ladungswechsel KW - Ladungswechselarbeit KW - Leckage KW - Randbedingung KW - Restgas KW - spezifischer Kraftstoffverbrauch KW - Stoßaufladung Y1 - 2018 SN - 978-3-658-22670-1 SN - 978-3-658-22671-8 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-658-22671-8_9 SP - 153 EP - 172 PB - Springer Vieweg CY - Wiesbaden ER - TY - CHAP A1 - Kaspar, Marcel A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Differenzierte Kohlenwasserstoffanalytik im Dieselabgas bei verschiedenen Motorbetriebszuständen T2 - 12. FAD-Konferenz „Herausforderung – Agbasnachbehandlung für Dieselmotoren“, 12, 2014, Dresden N2 - Die für Dieselfahrzeuge gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte bezüglich der Schadstoffkomponenten Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid können nur durch den Einsatz eines Diesel-Oxidationskatalysators erfüllt werden. Um erhöhte Emissionen infolge eines geschädigten Katalysators zu vermeiden, gilt es, dieses abgasrelevante Bauteil auch während des Betriebes zu überwachen. Die zukünftigen gesetzlichen Anforderungen an die Überwachung erfordern ein Verfahren das eine zuverlässige und hochgenaue Diagnose zulässt. Deshalb entwickelt eine Forschungsgemeinschaft aus Industrieunternehmen und Hochschulen einen neuartigen Kohlenwasserstoffsensor zur hochgenauen Analyse von unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgasstrang. Hierfür ist die Kohlenwasserstoffzusammensetzung des Dieselabgases bei verschiedenen Motorbetriebszuständen zu ermitteln. Zur differenzierten Untersuchung der Kohlenwasserstoffkomponenten wurde in der Arbeit ein Massenspektrometer eingesetzt, das mit chemischer Ionisation arbeitet. Anhand eines Abgasscreenings konnte eine Reihe von Kohlenwasserstoffen (Alkane, Alkene, Alkine, Alkadiene und aromatische Kohlenwasserstoffe) identifiziert werden, die typisch für das Dieselabgas stehen. Die Moleküle Ethin, Ethen und Propen wurden gezielt betrachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass bei kalten Betriebsbedingungen diese drei Komponenten etwa die Hälfte der Gesamtkohlenwasserstoffkonzentration ergeben. Ein weiterer Punkt der Untersuchungen war die Diesel-Partikelfilter-Regeneration. Wie erwartet, lassen sich Kohlenwasserstoffmoleküle mit höheren Massen feststellen, die auf unverbrannten Dieselkraftstoff zurückzuführen sind. Anhand der Ergebnisse zeigte sich.dass sich das mit chemischer Ionisation arbeitende Massenspektrometer hervorragend für ein Abgasscreening eignet. Zahlreiche Kohlenwasserstoffe konnten identifiziert werden, die repräsentativ für das Dieselabgas stehen. Es sollten Moleküle bei verschiedenen Motorbetriebsbedingungen untersucht werden, die einen möglichst großen Anteil an der Gesamtkohlenwasserstoffkonzentration besitzen. Die Auswahl fiel aufgrund der gemessenen Massenspektren, vor und nach dem Diesel-Oxidationskatalysator, auf die Komponenten Ethin, Ethen und Propen. Zudem kann bei diesen Molekülen eine Masseninterferenz mit anderen Abgaskomponenten ausgeschlossen werden. Im unteren Teillastbereich und kaltem Motor machen diese Kohlenwasserstoffe bis zu 50%, gemittelt über alle Messstellen vor, im und nach dem Diesel-Oxidationskatalysator, der Gesamtkohlenwasserstoffkonzentration aus. Bei betriebswarmem Motor reduziert sich ihr Anteil auf ein Drittel Die höchste Konzentration unter den drei Komponenten besitzt dabei Propen. Mit steigendem Drehmoment nimmt der Anteil dieser drei Komponenten fortlaufend ab,was dafür spricht, dass Moleküle mit höheren Massen einen höheren Anteil einnehmen. Die Kohlenwasserstoff-Emissionen bewegen sich bei diesen Motorbetriebspunkten mit betriebswarmem Katalysator jedoch bereits bei sehr niedrigen Werten. Während der untersuchten Diesel-Partikelfilter-Regeneration mit späten Nacheinspritzungen zur Abgastemperaturerhöhung lassen sich Moleküle mit höheren Massen nachweisen. Diese sind typisch für die Reinkomponente Dieselkraftstoff. Der Anteil von Ethin, Ethen und Propen an der THC-Konzentration beträgt dann ca. 40%. KW - Alkadiene KW - Alkane KW - aromatische Kohlenwasserstoffe KW - Betriebsbedingung KW - Dieselabgas KW - Dieselkraftstoff KW - DIESELMOTOR KW - Ethen KW - Ethin KW - Ionisation KW - Kohlenmonoxid KW - Kohlenwasserstoffe KW - Massenspektrometer KW - Oxidationskatalysator KW - Propen KW - Schadstoff KW - Überwachung Y1 - 2014 SP - 45 EP - 59 PB - Förderkreis Abgasnachbehandlungstechnologien für Verbrennungskraftmaschinen (FAD) e.V. ER - TY - JOUR A1 - Emberger, Peter A1 - Altmann, Robert A1 - Gebhard, Jürgen A1 - Thuneke, Klaus A1 - Winkler, Markus A1 - Töpfer, Georg A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Remmele, Edgar T1 - Combustion characteristics of pure rapeseed oil fuel after injection in a constant volume combustion chamber with a non-road mobile machinery engine solenoid injector JF - Fuel N2 - Pure rapeseed oil fuel (R100) according to standard DIN 51605 is a greenhouse gas saving option for the mobility sector. With its high energy density close to diesel fuel, R100 is suitable to operate non-road mobile machinery with a high power demand and long operating time, where electric drives reach their limits. Advantages are indicated for its use in environmentally sensitive areas like agriculture since R100 is highly biodegradable and non-toxic. However, R100 is characterised by differing physical and chemical properties compared to diesel. The objective of the research is to investigate the differences in the ignition and combustion behaviour of R100 compared to diesel fuel (DF). For this purpose, a constant volume combustion chamber is used, which is equipped with a modern solenoid injector for engines of non-road mobile machinery. The researched injector shows a different hydraulic behaviour when using R100 compared to DF in that the injected fuel mass is lower with R100 than with DF. In combination with the 14 % by mass lower calorific value, less energy output is determined with R100. When varying the injection pressure, the impact on the ignition delay and combustion behaviour is much higher for R100 than for DF. Specifically, an increase of the injection pressure supports mixture preparation and thus partially compensates the differing physical properties of R100. The results of ignition delay measurements and net heat release analysis are as follows: At low load conditions with low injection pressure as well as a low combustion chamber temperature and pressure, R100 ignites later and shows a further delayed combustion compared to diesel. The opposite is observed for medium and high load conditions, where R100 ignites faster and without delayed combustion in comparison to DF. Thus, an adjustment of the heat release of R100 at the same level as for DF is possible by modifying the injection strategy. The research shows that for an optimised combustion of R100 the injection settings must be adjusted for every operation point separately. The results indicate how the injection parameters should be adjusted for different load conditions to realise a high-quality engine calibration for R100. KW - Constant volume combustion chamber KW - Ignition behaviour KW - Non-road mobile machinery KW - Rapeseed oil fuel KW - Solenoid injector KW - Straight vegetable oil fuel Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.123979 IS - 320 PB - Elsevier ER -