Untersuchung eines Ottomotors mit abgaskondensatgespeistem Wassereinspritzsystem

• Investigation of a gasoline engine with exhaust gas condensate water injection system

Voßhall, Tobias; Pischinger, Stefan (Thesis advisor); Schmitz, Katharina (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2022, 2023)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2022

Kurzfassung

Inhalt dieser Arbeit ist die Untersuchung von Abgaskondensat als Medium zur Einspritzung in Wassereinspritzsystemen für Ottomotoren. Zunächst werden Konzepte erstellt, die die Gewinnung von Abgaskondensat im Fahrzeug ermöglichen. Nach Ausarbeitung dieser Konzepte wird das aussichtsreichste System ausgewählt und simulativ untersucht. Ziel ist die Ermittlung der möglichen Kondensatmengen, die im Fahrzeug unter unterschiedlichen Randbedingungen wie Umgebungstemperatur, Fahrzeugen, Motorvarianten und Fahrzyklen gewonnen werden können. Darüber hinaus werden Regelstrategien entwickelt, die das System steuern und die im weiteren Verlauf in einem Fahrzeugaufbau genutzt werden können. Alle Simulationen werden durch Messungen an einem Testfahrzeug validiert. Durch Untersuchungen am Motorenprüfstand wird der Einfluss der Abgaskondensat-Einspritzung auf die Verbrennung und die Rohemissionen ermittelt. Des Weiteren werden die Abscheideraten von unterschiedlichen Abgaskondensatabscheidern untersucht. Nach dem Aufbau eines Versuchsfahrzeugs mit Abgaskondensationssystems werden Wirkungsgrade der Abscheidung unter verschiedenen Bedingungen untersucht. Zudem werden Abgaskondensatproben nach der Verwendung diverser Kraftstoffe und Fahrzyklen entnommen und im Hinblick auf die elektrische Leitfähigkeit und den pH-Wert analysiert. Unterschiedliche Abgaskondensate aus dem Fahrzeug und von Motorprüfstandsuntersuchungen werden im Hinblick auf die chemische Zusammensetzung untersucht. Einspritzkomponenten, die mit Abgaskondensat in Kontakt gelangen, werden auf die Medienverträglichkeit mit Abgaskondensat, im Vergleich zu demineralisiertem Wasser, bewertet. Zur Vorhersage von möglichem Verschleiß an Einspritzkomponenten werden Schmierfähigkeitsuntersuchungen von Kondensaten, Kraftstoffen und demineralisiertem Wasser durchgeführt und verglichen. Zudem wird das zeitliche Verhalten von Abgaskondensat bei Lagerung hinsichtlich elektrischer Leitfähigkeit und des pH-Werts bestimmt. Zur Nutzung im Fahrzeug und möglicher Einhaltungen zukünftiger Normen werden Aufbereitungsmöglichkeiten von Abgaskondensat untersucht um die elektrische Leitfähigkeit zu senken und auf ein Niveau von demineralisiertem Wasser zu reduzieren.

Einrichtungen

• Lehrstuhl für Thermodynamik mobiler Energiewandlungssysteme und Institut für Thermodynamik [412310]
• Lehrstuhl und Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme [412810]