TY - JOUR A1 - Kaspar, Marcel A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Mayer, Wolfgang T1 - Ion-Molecule Reaction for the Selective Detection of Hydrocarbons in Diesel Exhaust Gas JF - Chemie Ingenieur Technik N2 - The hydrocarbons present in the diesel exhaust gas are analyzed. A mass spectrometer is used for the measurements, and it operates on the basis of an ion-molecule reaction. This method is especially suitable because it is selective, is as free of fragments as possible, and is highly sensitive to the species that need to be measured. The study shows that numerous hydrocarbons in diesel exhaust gas can be identified. In particular, three molecules, ethyne, ethene and propene, were analyzed online in-depth on an engine test bench under different engine operating conditions. KW - Diesel exhaust gas KW - Hydrocarbons KW - Ion-molecule reaction KW - Mass spectrometry Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201700075 VL - 90 IS - 6 SP - 826 EP - 834 PB - WILEY-VCH 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 - JOUR A1 - Gärtner, Uwe A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Zink, Uwe T1 - Exhaust Gas Aftertreatment of the Future JF - MTZ worldwide Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1007/s38313-018-0060-2 VL - 79 IS - 7-8 SP - 70 EP - 75 PB - Springer 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 - 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 - 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 - Küpper, Carsten A1 - Artmann, Christina A1 - Pischinger, Stefan A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Lube-Oil Dilution of GDI Engines with Ethanol Fuels JF - Auto Tech Review KW - Cold Start KW - Injection Strategy KW - Fuel Mass KW - Mixture Formation KW - Fuel Blend Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1365/s40112-014-0570-5 VL - 3 IS - 3 SP - 30 EP - 35 PB - Springer India CY - New Delhi ER - TY - JOUR A1 - Küpper, Carsten A1 - Artmann, Christina A1 - Pischinger, Stefan A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Lube-Oil Dilution of Gasoline Direct-Injection Engines with Ethanol Fuels JF - MTZ worldwide KW - Fuel Ethanol KW - Engine Cold Start KW - Cold Ambient Conditions KW - Fuel Vapor Mass KW - Test Bench Investigations Y1 - 2013 U6 - https://doi.org/10.1007/s38313-013-0090-8 VL - 74 IS - 9 SP - 64 EP - 69 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Küpper, Carsten A1 - Artmann, Christina A1 - Pischinger, Stefan A1 - Rabl, Hans-Peter T1 - Schmierölverdünnung von direkteinspritzenden Ottomotoren unter Kaltstartrandbedingungen JF - MTZ - Motortechnische Zeitschrift Y1 - 2013 U6 - https://doi.org/10.1007/s35146-013-0208-1 VL - 74 IS - 9 SP - 710 EP - 715 PB - Springer Vieweg CY - Wiesbaden ER -