Forschung/Projekte

TURBO Fuel Cell 1.0

Autor:Rakhi Rakhi, Jana Richter

Ziel:

Zukünftig werden 22 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus 10 Lehrstühlen und Arbeitsgruppen am Standort Cottbus in dem Projekt "TURBO Fuel Cell F&E“ multidisziplinär zusammenarbeiten.

Mit der Entwicklung des hocheffizienten, hybriden Energiewandlers aus Hochtemperaturbrennstoffzellen und Mikrogasturbine (Bauart: TURBO Fuel Cell) in Zusammenarbeit mit der Fraunhofer Gesellschaft (IKTS Dresden) wird ein wichtiger Beitrag zur Erhöhung der Effektivität der Energieausnutzung geleistet. Damit einhergehend findet eine Reduzierung des Primärenergiebedarfs statt und die technische Realisierung der Energiewende wird durch die effektive Verknüpfung des Gas- und E-Netzes durch die "TFC1.0-Energy-Server" unterstützt.

Im Rahmen dieses vom BMWi geförderten Projekts (7. Energieforschungsprogramm) werden in der Projektphase 1 die für Hybridsysteme aus Mikrogasturbinen (MGT) und Festoxidbrennstoffzellen (SOFC) benötigten Komponentensysteme aus existierenden und neuen Subsystemen entwickelt.

Der "Energiewandler der Zukunft", basierend auf einem Mikrogasturbinen-Brennstoffzellen-Kreisprozess (MGT-SOFC / Bauart: TURBO Fuel Cell), liefert die Lösung für die hocheffiziente Rückverstromung von Wasserstoff und Methan aus erneuerbaren Energiequellen. Diese erfolgt bei der MGT-SOFC mit einem elektrischen Wirkungsgrad von mehr als 65- 70% (Weltrekord, TFC-Bauart 1.0).

Im Rahmen des Projekts werden in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS aus Dresden die für ein solches Hybridsystem erforderlichen Anlagekomponenten (SOFC, Hochtemperatur-Brennstoffzellen) mit den erforderlichen Eigenschaften, wie sie z.B. für die hybride, "Cottbuser TURBO Fuel Cell 1.0" notwendig sind, entwickelt. Dabei sollen zum Teil bereits existierende Teilkomponenten für den Einsatz angepasst und weitere Subsysteme mit erforderlichen Eigenschaften entwickelt werden.

Das multidisziplinäre Projekt (Phase 1, Jan. 2020 bis Dez. 2021) wird im Rahmen des Sofortprogramms für die Braunkohleregionen durch das BMWi gefördert.

Siehe auch

Simulation des Kaltstartverhaltens von Abgasnachbehandlungssystemen für Erdgasmotoren / Simulation of the Cold Start behavior of Exhaust After-treatment Systems for Natural Gas Engines

Autor:Larisa León de Syniawa

Ziel: Verschärfte Emissionsgesetzgebungen hinsichtlich Methan- und Formaldehydemissionen von Gasmotoren erfordern Strategien zur schnellen Betriebsbereitschaft des Abgasnachbehandlungssystems nach Motorkaltstart. Hierzu sollen verschiedene Motorkaltstartstrategien hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf das Light-off Verhalten der Abgasanlage in verschiedenen Applikationen von Erdgasmotoren untersucht und in einem Simulationsmodell dargestellt werden. Heutige Erdgasmotoren werden im betriebswarmen Zustand mit stöchiometrischen oder mageren Brennverfahren betrieben. Dabei kommen Drei-Wege-Katalysatoren bzw. Kombinationen aus Oxidations- und Selektive Katalytische Reduktions-Katalysatoren zum Einsatz. Im Rahmen des Projekts werden experimentelle Untersuchungen an Gasmotoren und Abgasnachbehandlungskomponenten für unterschiedliche Applikationen (Personenkraftfahrzeug und Nutzfahrzeug) durchgeführt. Dabei sollen Effekte der Wasserdeaktivierung und mögliche Regenerationsstrategien analysiert werden. Ziel ist es, kinetische Modelle zu entwickeln bzw. vorhandene kinetische Modelle zu verbessern, so dass die Katalysatoren künftig zu einem frühen Zeitpunkt in der Entwicklungskette numerisch optimiert werden können. Somit kann der Aufbau von komplexen Prüfständen reduziert werden. Die Modelle sollen auf die Kaltstartphase, transiente Zyklen und auf verschiedene Gaszusammensetzungen anwendbar sein. Hierzu werden umfangreiche Messungen durchgeführt, um die physikalischen und chemischen Vorgänge im Katalysator besser zu verstehen. Auch wird der Einfluss unterschiedlicher Kraftstoffqualitäten und -zusammensetzungen auf die Abgasnachbehandlung untersucht.

Objectiv: New regulations in emission legislation regarding methane and formaldehyde emissions of gas engines requires strategies for the rapid operational readiness of the exhaust aftertreatment system in an engine cold star.  For this purpose, various engine cold start strategies with regard to their effects on the light-off behaviour of the exhaust system in natural gas engines are to be investigated and presented in a simulation model. Today's natural gas engines are operated at stoichiometric or lean combustion processes. The project will carry out experimental studies on gas engines and exhaust after-treatment components for different applications (passenger vehicle and NRMV). The aim is to analyse effects of water deactivation and possible regeneration strategies. The aim is to develop kinetic models or to improve existing kinetic models so that the catalysts can be numerically optimized early in the development chain in the future. Thus, the design of complex test benches can be reduced. The models should be applicable to the cold start phase, transient cycles and to different gas compositions. For this purpose, extensive measurements are carried out to better understand the physical and chemical processes in the catalyst. The influence of different fuel qualities and compositions on exhaust after-treatment is also investigated.

Bewertung des Potentials und der Risiken der Wassereinspritzung zur Steigerung des Wirkungsgrades und der Last bei Ottomotoren / Evaluation of the potential and risks of water injection to increase the efficiency and load of petrol engines

Autor:Krishna Shrestha

Ziel: Das Projekt FVV Wassereinspritzung bei Ottomotoren hat bisher schon einen Einblick in das Verhalten der Wasserinjektoren und des Einflusses des Wasser auf die Thermodynamik und Chemie im Zylinder geliefert, mit Hilfe von Einzylinderexperimenten und Simulation. Jedoch gibt es noch viele offene Fragen der Arbeitsgruppe, die in einem Nachfolgeprojekt bearbeitet werden sollen. Die erste Thematik beschäftigt sich mit einer genaueren Betrachtung der Einflüsse der Wassereinspritzung auf das lokale Mischungsverhalten. Dabei sollen auch fortschrittliche Methoden untersucht werden, wie z.B. 500 bar Drücke der direkten Einspritzung, Emulsionseinspritzung und Mehrfacheinspritzungsstrategien. Dabei soll der Einfluss der Änderung der Hardware auf die Wassereinspritzung untersucht werden, um mögliche weitere Potentiale zu erschließen. Desweiteren soll die Kombination verfügbarer Technologien wie Variabler Ventilsteuerzeiten und Abgasrückführung mit Wassereinspritzung untersucht werden. Die Fragen sollen beantworten werden, wie sich diese Technologien gegenseitig beeinflussen und welche Potential es über das vollständige Motorkennfeld gesehen gibt. Die Änderung der Abgastemperatur und Abgaszusammensetzung und deren Einfluss auf die Konvertierung im Drei-Wege-Katalysator und Otto-Partikelfilter sollen auch weiter untersucht werden. Dabei geht es um ein besseres Verständnis der physikalischen und chemischen Prozesse und deren Übertragung in Simulationsmodelle. Die Ergebnisse des Folgeprojekts kommen den Fahrzeugherstellern und Zulieferern zugute und helfen ihnen ihre Produkte weiter zu verbessern, auch in Hinblick auf die zukünftige RDE Gesetzgebung.

Objectiv: The FVV water injection project for gasoline engines has already provided an insight into the behaviour of water injectors and the influence of water on thermodynamics and chemistry in the cylinder, using single-cylinder experiments and simulation. However, there are still many open questions of the working group that will be dealt with in a follow-up project. The first topic deals with the influence of water injection on the local mixing behaviour. Advanced methods such as 500 bar direct injection pressures, emulsion injection and multiple injection strategies will also be investigated. The influence of hardware changes on water injection will be investigated in order to develop further potentials. Furthermore, the combination of available technologies such as variable valve timing and exhaust gas recirculation with water injection will be investigated. The questions will answer how these technologies influence each other and what potential exists over the complete engine map. The change in exhaust gas temperature and composition and their influence on conversion in three-way catalytic converters and Otto particle filters will also be further investigated. This will lead to a better understanding of the physical and chemical processes and their transfer into simulation models. The results of the follow-up project will benefit vehicle manufacturers and suppliers and help them to further improve their products, also with regard to future RDE legislation.

Kraftstoffzusammensetzung zur CO2-Reduktion

Autor:Tim Franken

Ziel: Die Reduzierung der CO2-Emissionen ist eine weltweite Herausforderung. Um den Problemen auf der ganzen Welt gerecht zu werden, verbessern die Kraftstoffe der neuen Generation die thermische Effizienz des Motors und reduzieren die Emissionen. Aus Sicht der Verbrennungswissenschaft ist es wichtig, Kraftstofftechnologien zu untersuchen, da Ölraffinerieprozesse neben dem Argument zum E-Fuel noch ein großes Potenzial zur CO2-Reduktion haben. Daher möchten wir uns auf die Kraftstoffe der neuen Generation konzentrieren, die die Magerverbrennung und die AGR-Verbrennung verbessern und das Klopfen aus verbrennungswissenschaftlicher Sicht mildern. Hauptziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer Motor- und Kraftstoffkooptimierungsmethode, um zu bewerten, wie die Kraftstoffzusammensetzung einen systematischen Beitrag zu umweltfreundlichen Antriebssträngen leisten kann. Die Methodik zielt darauf ab, das Betriebsverhalten des Motors und den Kraftstoff bei gleichzeitiger Verbesserung der Verbrennungseigenschaften zu optimieren. Das Projekt wird thematisch in fünf Arbeitspakete unterteilt: Kraftstoffdesign und Reaktionskinetik, Thermodynamische Tests, numerische Untersuchungen, 0D/QD-basierte Messanalyse und Verbesserung von QD-Modellen für zukünftige Kraftstoffzusammensetzungen und Kraftstoffmischungsoptimierung.

Wassereinspritzung bei Ottomotoren

Autor:Tim Franken

Ziel: Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden Modelle und numerischen Methoden erarbeitet, die eine Bewertung von Motorenentwicklungen mit Wassereinspritzung erlauben. Diese helfen das Potential der Wassereinspritzung in Ottomotoren zur Leistungs- und Effizienzsteigerung optimal zu nutzen. Die Modellerweiterungen konzentrieren sich auf die physikalischen Eigenschaften von Wasser- oder Emulsionssprays, die veränderten Thermodynamischen Prozesse im Motor, sowie den Einfluß hoher Wasserkonzentrationen auf die Reaktionskinetik in der Gasphase und im Katalysator. Dabei kommen sowohl 3D CFD als auch 1D/Q3D Verfahren zum Einsatz.

Zur Unterstützung der Modellentwicklung wird eine umfangreiche experimentelle Kampagne durchgeführt. Die besonderen Eigenschaften der Sprays werden in Spraykammern und in einer schnellen Kompressionsmaschine untersucht. Dabei werden auch nahezu kritische Zustände für die Wassereinspritzung betrachtet. Die thermodynamischen Eigenschaften von Gasen mit hohen Wasserkonzentrationen, sowie von expandierenden Gasen bei gleichzeitiger Verdampfung von Wasser sollen in einem Einzylindermotor analysiert werden. Dabei können auch Änderungen der Reaktionen in der Gasphase betrachtet werden, da diese massgeblichen Einfluß auf die Wärmefreisetzung und die Emissionsneigung haben. Schliesslich sollen repräsentative Experimente an einem Katalysatorprüfstand den Einfluss von erhöhten Wasserkonzentrationen auf die Abgasnachbehandlung aufzeigen.

Die Einsatzbarkeit der neuentwickelten Verfahren und Modelle werden an einem Vollmotormodell exemplarisch nachgewiesen werden. Neben den umfangreichen experimentellen Daten liefert das Projekt eine detaillierte Beschreibung der entwickelten Modelle, umfangreiche reaktionskinetische Datensätze, sowie eine Erweiterung des FVV Zylindermoduls. Die Erweiterung des FVV Moduls stützt sich auf eine umfangreiche Validierung mit Hilfe der 3D CFD und der 1D/Q3D Berechnungen.

Sauerstoffspeicherung

Autor: Vivien Günther

Ziel: Das transiente Umsatzverhalten eines Drei-Wege-Katalysators (TWC) wird in hohem Maße durch die Eigenschaften des verwendeten Sauerstoffspeichermaterials beeinflusst. Hierbei können zunächst für den Automobilhersteller durch Prüfstandversuche quantifizierbare Eigenschaften genannt werden, also beispielsweise: Die dynamische Sauerstoffspeicherkapazität; die Geschwindigkeit der Speichervorgänge; die während der Speichervorgänge auftretenden Emissionen; die Alterungsstabilität dieser Eigenschaften. Diese können als Anwendungseigenschaften zusammengefasst werden und können zur Beurteilung der Eignung des Katalysators bei der Emissionierung und On-Board Diagnose genutzt werden. Weiterhin kann eine Charakterisierung hinsichtlich von Materialeigenschaften erfolgen, die stärker mit dem Aufbau des Materials verknüpft sind, also beispielsweise: Die Zusammensetzung und auftretenden Phasen; die Oberfläche; die totale Sauerstoffspeicherfähigkeit; die Sauerstoffmobilität. Ziel des Projektes ist es, einen Brückenschlag zwischen Anwendungs- und Materialeigenschaften herzustellen. So wäre ein tieferes Verständnis der Funktionseigenschaften des Sauerstoffspeichers (Kapazität, Kinetik der jeweiligen, sich aus erst im Zuge der Alterung ausbildenden Feststoffphasen) auch für den Anwender nützlich, um zielgerichteter mit dem Materialentwickler zu kommunizieren. So könnten, z.B. Probleme wie sie von OBD-Funktionsonsverantwortlichen bei der Dynamikdiagnose von hinter Drei-Wege-Katalysatoren verbauten Lambda-Sonden mit Sprungcharakteristik beschrieben werden in eine dem Materialwissenschaftler verständliche Sprache/Werkstoffeigenschaft "übersetzt" werden. Das zentrale Bindeglied zwischen Material- und Anwendungseigenschaften sind die Simulationsmodelle, die Materialeigenschaften als Parameter beinhalten und eine Simulation des transienten Umsatzverhaltens des TWC unter realistischen Bedingungen ermöglichen. Die Ziele des vorliegenden Projektes sind daher:

a) Erstellung eines TWC-Modells, welches geeignete thermophysikalische Materialeigenschaften als wesentliche Modellparameter enthält.

b) Validierung und Parametersensitivitätsanalyse des Modells mittels geeigneter Messungen unter realistischen Betriebsbedingungen.

Emissionsmodellierung der dieselmotorischen Verbrennung mit variabler Ventilsteuerung

Autoren: Michal Pasternak

Ziel: Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung und Analyse von motorischen Zusammenhängen von variablen Ventilerhebungskurven auf auf Rohemissionen, Verbrauch, Abgastemperaturen und Wechselwirkungen. Dabei soll besonders auf die Vorhersage von NOx- HC- und CO-Rohemissionen eingegangen werden. Die Wechselwirkungen der variablen Ventilsteuerzeiten auf andere Komponenten des Luftpfades soll dabei ganzheitlich mit untersucht werden. Dafür wird eine Kombination aus 0-D-, Q-D-, 1-D- und auch 3-D-Simulationen basierend auf detaillierter chemischer Kinetik sowie Experimenten mit einem Einzylinder-Forschungsmotor mit vollvariablem Ventiltrieb vorgeschlagen.

Durch den Abgleich von 0-D, 1-D und 3-D Simulationsmodellen wird die Übertragbarkeit der Erkenntnisse auf bauähnliche Motoren der einzelnen Original Equipment Manufacturers (OEM) gewährleistet. Die voraussichtlichen Ergebnisse dieses Projekts sind:

  • Umfangreiche Messdaten, die die verschiedentlichen Zusammenhänge des Einsatzpotentials variabler Ventiltriebe bei Dieselmotoren zeigen. Durch den Einsatz eines vollvariablen, elektrohydraulischen Ventiltriebs können die unterschiedlichen Effekte einzelner Ventilhubsstrategien gezielt dargestellt werden.
  • Eine 0-D basierte Simulationsmethode, die die Effekte von variablen Ventilsteuerzeiten auf die Abgasemissionen in Dieselmotoren berechnen kann. Das stochastische Reaktormodell wird für einen vorgegeben Motor abgestimmt, um die Motorleistungs-parameter und die Abgasemissionen abhängig von der VVT Strategie und für das gesamte Motorkennfeld zu simulieren. Weiterhin erlaubt diese Methode eine Optimierung der VVT Strategie hinsichtlich der Minimierung der Rohemissionen.

Finanzierung: FVV-EM

Projektpartner:

  • TU Berlin Institut für Land- und Seeverkehr FG Verbrennungskraftmaschinen, Berlin
  • Universität Stuttgart IVK Lehrstuhl Fahrzeugantriebe, Stuttgart

Beteiligte Unternehmen:

  • IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr, Berlin
  • LOGE AB, Lund, Sweden
  • LOGE GmbH, Cottbus, Deutschland
Modellierung der Emissionsbildung in turbulenten reaktiven Strömungen mit "CMC" Methoden

Autor: Corinna Netzer

Modellierung der Emissionsbildung  in turbulenten reaktiven Strömungen mit "CMC" Methoden

Integrated Engine Test Platform

Autoren: Michal Pasternak, Fabian Mauß

Projektzeitraum: 2011

Overview:
To further improve efficiency of internal combustion engines, their development processes need to also consider fuels and their interactions with engine parameters, which influence output performance and exhaust emissions. In this work an integrated simulation approach for engine output performance parameter study and fuel testing under Diesel conditions is presented. A DI-SRM (Direct Injection Stochastic Reactor Model) that simulates engine in-cylinder processes has been coupled with OPAL (OPtimization ALgorithms) that provides means for improvement of the overall simulation process. By taking into consideration complex reaction mechanisms the prediction of engine exhaust emissions is enhanced. It is also possible to simulate, test, and compare different surrogates of Diesel fuel. This, together with low CPU cost and optimization capability makes the integrated tool useful for optimization of engine - fuel setups with a view towards high output performance and low emissions.

Plug-flow reactor experiment

Mitwirkende:Larisa León de Syniawa, Ingo Dauster, Norbert Roht, Ulrich Brandt

With this experiment the concentration profiles of stable species should be measured during a combustion process. Therefore a plug-flow reactor is used. The temperature, the pressure, and the flow rates of the fuels and oxidizer gases are adjustable. For liquid fuels a vaporizer is installed.

The combustion process itself takes place inside of a quartz glass tube. Along the reaction zone the concentrations of stable species can be measured by a sample probe connected with an GC/MS-analyzer. The gas chromatograph has the task to separate the different species in the probe which afterwards can be identified with the help of a quadrupole mass spectrometer.

The position of the sample probe can be varied along the quartz glass tube. By changing the position of the sample probe the concentration profiles after different reaction times can be measured.

Technical data:

  • Temperature range: 300 - 1200 °C
  • Pressure range: 0 - 16 bar
  • Heat power: about 10 kW
  • Length of the measurement zone: about 0.5 m
  • GC/MS: Agilent 6850 GC, 5975 MSD (quadrupole mass spectrometer)
Chemical Kinetics Based Fuel Testing for Diesel Engine Combustion Simulations

Autoren: Michal Pasternak, Fabian Mauß

Projektzeitraum: 2009 - 2011

Overview:
The project deals with various aspects of modelling and simulation of a working cycle of a direct injection Diesel engine. The emphasis was placed on engine performance simulation and optimization, i.e. reducing engine-out emissions, with engines being fuelled with different hydrocarbon fuels. Simulations and modelling were performed under different engine operating conditions using complex chemical reaction mechanisms to represent fuel oxidation and emissions formation. Simulated were characteristics of fuels that can be considered as surrogates or surrogate components of real fuels used in Diesel engines. The performed investigations are seen as a first attempt towards virtual fuel test platform under Diesel engine conditions.

Abstract:
The characteristics of different hydrocarbon fuels were simulated under Diesel engine conditions. n-Heptane and its blends with iso-octane, and toluene have been considered as surrogates of a real Diesel fuel. A direct injection stochastic reactor model (DI-SRM) was used as a numerical tool. Simulations covered a broad range of operating conditions defined by variation of pressure (p) and temperature (T) at the inlet valve closure (IVC), and different EGR fractions. The fuel-air equivalence ratio (f) was kept constant for each fuel. The emission trends of the fuel together with the engine output performance were analysed in form of 2D maps. The maps relate a given engine parameter with p, T, and EGR variations.

The simulations revealed the capability of the DI-SRM to simulate accurately Diesel combustion conditions. Also the simulated engine performance parameters and engine-out emissions for the fuel blends, for which no experimental data are available show plausible trends. The simulation method presented here shows also a direct influence of changes of the initial pressure, temperature and EGR on the performance of each fuel excluding the influence of physical processes such as mixing or vaporisation. Furthermore, apart from the global results presented here (IMEP, HC, and NOx) with this method it is also possible to track the behaviour of other species and performance parameters such as pressure gradients, heat release rates, etc. The investigations presented in this work are part of more global optimisation strategy since the initial pressure and temperature are optimised parameters during engine calibration. This can be seen as a first attempt towards virtual fuel test platform under Diesel engine conditions.

Characteristic Fuel Value for Homogeneous Combustion

Autoren: Michal Pasternak, Fabian Mauß, Philipp Meyer, Amruta Nawdiyal, Lars Seidel

Projektzeitraum: 2007 - 2008

Overview:
The project deals with chemical kinetic database organization that provides references for the analysis of combustion related phenomena in internal combustion engines. The organised database includes experimental results, reaction mechanisms and different type of simulations. During simulations the emphasis was placed on the characteristics of different fuels being simulated under conditions relevant to HCCI combustion mode. The simulations were performed using constant volume reactor model. Among others investigated were ignition delay, energy release processes, and emissions formation, including for example NO, CO, OH and CH2O. The organised database enables for different investigations and comparisons to be performed on processes relevant to combustion in internal combustion engines.

Abstract:
Chemical kinetic database has been organized that provides references for the analysis of combustion related phenomena in internal combustion engines. In the first part, the experiments and reaction mechanisms database were organized. This includes, experimental data for various fuels and their blends, coming from different authors and obtained with various experimental setups. The mechanisms database includes reaction mechanisms for number of fuels together with the results of their validation and exemplary applications. In the second part, the combustion related phenomena of several fuel models, including n-heptane, iso-octane, ethene, n-propylcyclohexane, toluene, and mixture of n-heptane and toluene, were numerically investigated. Considered phenomena include ignition delay, energy release processes, and pressure gradients and emissions formation, including NO, CO, OH and CH2O.

Simulations were performed using constant volume reactor with our in-house developed mechanisms, assuming HCCI combustion mode. These simulations covered wide range of operating conditions. The fuel-air equivalence ratio was varied between 0.3 and 1.5. The temperature and pressure in the reactor were varied between 700K and 1200K and 20bar and 100bar respectively. Four EGR fractions were considered: 0%, 20%, 50% and 70%. In the last part, the obtained simulations results were post-processed and presented in the form of maps (Kinetic Mapping). These maps express a given parameter (e.g. ignition delay, various emissions, etc.) as a function of different temperatures and fuel-air equivalence ratios. This provides global view on the parameter of interest over wide range of operating conditions. The organised during the project database enables for different investigations and comparisons to be performed. These may, among the other, include the effect of operating conditions, i.e. EGR fraction, pressure and temperature in the reactor, fuel-air equivalence ratio on ignition delay time, emissions, energy release process and pressure gradients for various fuels.

The presented material has been included in the Heft R 543 (2008), Informationstagung Motoren, Herbst 2008, Bremen.

Dreidimensionale kinetische Monte Carlo Simulation des Silizium-Kristallwachstums

Autoren: Vivien Günther, Fabian Mauß

Projektbeginn: 01.10.2012

Projektziel:
Validierung von kinetischen Parametern der epitaktischen Gasphasenabscheidung von Silizium(100).

Methode:
Dreidimensionale kinetische Monte Carlo Simulation (lehrstuhleigener Code) zur Abbildung des epitaktischen Kristallwachstums von Silizium(100) aus der Gasphase. Mithilfe des Simulationsprogramms StoSu werden die Rolle und die kinetischen Parameter der am Kristallwachstum beteiligten Spezies untersucht. Hierbei wird explizit die aktuelle Oberflächenmorphologie in Form von Dimeren, Dimerreihen, Stufen sowie der Anzahl und Art der nächsten Nachbarn berücksichtigt.

Entwicklung der PAH- und Rußbildung aus Toluol und n-Heptan

Autor: Chao Xu

Zeitraum: 2012 - 2013

Ziel:
Entwicklung eines chemischen Reaktionsmechanismus für die Rußbildung aus aromatischen Spezies

Abstract:
Die Verwendung eines Referenzkraftstoffes für Benzin bleibt andauernd ein attraktives Thema in der Industrie, der in chemischen und physikalischen Eigenschaften wie Zündverzugszeit, Flammengeschwindigkeit, Emissionsbildung (Ruß, NOx, CO, HC), Viskosität, usw. vergleichbar ist. Zur Benutzung des Referenzkraftstoffes in der CFD-Berechnung wird eine Entwicklung eines chemischen Reaktionsmechanismus für die Rußbildung aus aromatischen Spezies benötigt.

Reaction Mechanismof diesel and RME/SME

Autoren: Xiaoxiao Wang, Lars Seidel, Fabian Mauß

Zeitraum: 01.04.2010-31.03.2011

Ziel: Mechanism Development of a detailed Biodiesel reference fuel

Methode:
For this task, the latest version of n-decane/ alpha-methylnaphthalene is used, and expanded with oxidation of methy decanoate which is described with the similar reaction classes from literature. It is advisable to use a methyl ester with long chain to properly capture the behavior at low and high temperature ignition, and the negative temperature coefficient regime (NTC).

Self-Calibrated Model for Diesel Engine Simulations

Autoren: Michal Pasternak, Fabian Mauß

Projektzeitraum:

Overview:
A self-calibrating method for the simulation of Diesel combustion and exhaust emission has been developed. The method employs a zero-dimensional direct injection stochastic reactor model (DI-SRM) for engine in-cylinder processes simulations, and Genetic Algorithms (GA) for the determination of mixing time that is a main modelled parameter for the DI-SRM. The method can be understood as an extended heat release analysis. It relies on the optimisation of mixing time model parameters until an agreement between the simulated and the experimental in-cylinder pressure, and exhaust emission has been achieved. Plausibility of the method has been verified by comparison of the optimized mixing time history with the results from the 3D CFD calculations, carried out for the same engine and operating point. Due to automatic determination of model parameters,the overall time required for complete engine model calibration decreases significantly. In the same time, the accuracy of calibration increases when compared to manual calibration. The presented method has been integrated into a global engine simulation method, which includes also engine performance optimization and tests of different fuels under Diesel conditions.

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