Untersuchung der Rußreaktivität und Partikeleigenschaften beim Ottomotor mit Direkteinspritzung

Forschungsberichte aus dem Institut für Kolbenmaschinen, Bd. 5/2024

Sergej Koch

ISBN 978-3-8325-5801-7
137 pages, year of publication: 2024
price: 64.00 €
Untersuchung der Rußreaktivität und Partikeleigenschaften beim Ottomotor mit Direkteinspritzung

Die globale Verschärfung zukünftiger Emissionsrichtlinien von Ottomotoren mit Direkteinspritzung erfordert die Entwicklung neuer Abgasnachbehandlungssysteme und die Intensivierung der Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der Ruß(oxidations)reaktivität. Einen technologischen Ansatz zur effizienten Partikelreduktion unter allen Betriebsbedingungen stellt der Einsatz vom Ottopartikelfilter (OPF) dar, da motorstrategische Optimierungsmaßnahmen allein nicht mehr zielführend sind. Dabei wird das Regenerationsverhalten des Partikelfilters maßgeblich durch die Rußreaktivität abgeschiedener Partikel bestimmt. Die genaue Kenntnis des weitestgehend unerforschten Rußreaktivitätsverhaltens in Abhängigkeit motorischer Betriebsparameter und -zustände ist ein wichtiger Schlüsselparameter für eine verbrauchseffiziente Regenerationsstrategie.

Systematisch werden motorische Einflussgrößen auf die Rußreaktivität von Ottorußpartikeln sowie die gezielte Modifikation der Partikeleigenschaften zur Reduktion der Regenerationstemperatur und -dauer untersucht. Durch Kombination analytischer in-situ und ex-situ Methoden werden Partikeleigenschafts-Reaktivitäts-Beziehungen entwickelt und die primäre Reaktivitätsursache identifiziert. Daraus ableitend wird die Auswirkung unterschiedlich reaktiver Partikel auf die Rußabbrandgeschwindigkeit der Partikelfilterregeneration betrachtet. Bedingt durch ihre Entstehungshistorie unterscheiden sich Ottorußpartikeln in Bezug auf ihre Oxidationsreaktivität sowie Morphologie auf molekularer Ebene zum Teil signifikant von dieselmotorischen Partikeln.