H2O2-gestützte Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Ruß bei der dieselmotorischen Verbrennung

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Die Zielsetzung des Forschungsvorhabens ist es, grundlegende Erkenntnisse über die physikalischen und chemischen Vorgänge bei der Reduzierung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Ruß zu gewinnen. Dazu wird ein von der Fa. Volkswagen AG zur Verfügung gestellter Transparentmotor verwendet, für den schon erfolgreiche Simulationsmessungen vorliegen. Um die Modellierung auf der Basis elementarer Reaktionsmechanismen und dem Flamelet-Modell zu ermöglichen, soll statt Diesel ein 2-Komponenten-Referenzkraftstoff verwendet werden. Diesem Kraftstoff soll Wasserstoffperoxyd (H2O2) in Form einer Emulsion beigemengt werden. Bei den hohen Temperaturen, die während der Verbrennung im Motor herrschen, zerfällt das H2O2 sehr schnell zu 2 OH-Radikalen, welche die unverbrannten Kohlenwasserstoffe und die Rußpartikel oxidieren. Im optisch zugänglichen Motor soll zunächst das Eindringverhalten der eingespritzten Emulsion kurbelwinkelaufgelöst durch Filmaufnahmen erfaßt werden. Um die Zusammenhänge zwischen Radikalkonzentration und Rußreduzierung zu verstehen, soll in Motorversuchen weiterhin kurbelwinkelaufgelöst das Emissionsspektrum der Rußstrahlung und die Bandenstrahlung des OH-Radikals integral mittels einer Lichtleitsonde aufgenommen werden, um hieraus qualitative Aussagen über den Verlauf der Temperatur, des Rußvolumenbruchs und der OH-Konzentration zu gewinnen. Als weitere Meßtechnik soll in Zusammenarbeit mit dem Institut von Prof. P. Roth in Duisburg in der folgenden Antragsphase das dort weiter zu entwickelnde Verfahren Laser-Induzierte-Incandeszenz (LII) eingesetzt werden, durch das es möglich ist, Partikelgrößenverteilung im Brennraum räumlich aufzulösen.