29/12/2011 - Entwicklung einer Methode zur Untersuchung des Rußes durch Dieselmotoren

Menéame

Zwei Industrieingenieure an der Universität Kastilien La Mancha haben die Rußemissionen von Diesel und Biodiesel in Bezug auf Zusammensetzung, Struktur und Auswirkungen auf den Partikelfilter des Motors verglichen. Forscher haben gezeigt, warum Rußemissionen durch die Verwendung von Biodiesel geringer sind

Die Emission von Schadstoffen aus Dieselmotoren ist eines der größten Probleme bei der Verschmutzung in Spanien, wo der Fahrpark zu 70% aus solchen Fahrzeugen besteht.

Um mehr über die Unterschiede bei den Rußemissionen verschiedener Kraftstoffarten zu erfahren, haben Magín Lagura und Fermin Oliva, Industrieingenieure an der Universität Kastilien La Mancha (UCLM), in Zusammenarbeit mit den Universitäten Antiochia (Kolumbien) und Pennsylvania State (USA) eine Studie durchgeführt. Neben der Bestätigung, dass die Rußemissionen bei der Verwendung von Biodiesel geringer sind, erklären die Ergebnisse, dass die Ursachen in der Zusammensetzung und Struktur der durch die Verbrennung entstehenden Partikel liegen.

Die Arbeit, die in der Zeitschrift Combustion and Flame veröffentlicht wurde, zeigt, dass die Motoren viel besser optimiert werden können, wenn ihr Kontrollsystem den von ihnen verbrauchten Kraftstoff berücksichtigt. "Heute ist dies wichtig," so SINC Magin Lagral, "weil die letzten Dieselmotoren, die die Euro-5-Vorschriften erfüllen, Partikelfallen tragen, die regenerativ sind. Im Moment ist es mehr als die Emission selbst wichtig, dass die Partikel, die abgegeben werden, regeneriert werden können, da diese Fallen sich selbst reinigen, wenn sie aufgefüllt werden.

"Die Arbeit zeigt, dass die Motoren weiter optimiert werden können, wenn man die Art des Kraftstoffs berücksichtigt, den sie verbrauchen."

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Biodieselruß wesentlich mehr Oxidationsreagenzien, geordnetere Graphit-Strukturen und weniger amorphe Strukturen aufweist. Dennoch dauerten die Partikelfilter (DPF) länger, bis sie mit dem Biokraftstoff regeneriert wurden, da das Auspuffrohr aufgrund der für diesen Kraftstoff optimierten späten Einspritzverfahren nicht die gleiche Temperatur wie bei Diesel erreichte.

Vorherige Studie

Zur Untersuchung der inneren Struktur des Rußes auf Nanoebene verwendeten Lagré und Oliva unter anderem ein Raman-Spektroskopiesystem. Vorher wurden viele ähnliche Studien zur Kohleforschung durchgeführt, aber die früheren Untersuchungen zum Ruß waren nur begrenzt und unstrukturiert. Der Forscher erklärte: "Wir waren in Pennsylvania, um eine Charakterisierung von Partikeln zu erstellen, die von Dieselmotoren mit einem Ruß Substrat abgegeben wurden. Zu unserer Überraschung waren sie, als wir Kontakt zu ihnen hatten, nicht in der Lage, uns zu beraten, welche Parameter am besten für die Analyse unserer Hollines geeignet waren."

Die Forscher mussten daher eine (im Oktober in der Zeitschrift Combustion Science and Technology veröffentlichte) parametrische Studie durchführen, um die Variablen zu ermitteln, die eine größere Auflösung und genauere Daten liefern und die Probe zudem weniger verändern, da die Expositionszeit oder die Eigenschaften des verwendeten Lasers die Rußeigenschaften verändern können. "Die Tatsache, dass es mehr oder weniger leicht verbrannt wurde, vermittelte uns eine Vorstellung davon, wie reaktiv die Probe war," sagt Lagur.

Im folgenden Artikel haben die Forscher erfolgreich die Technik angewandt, um Dieselruß mit Biodiesel zu vergleichen. "Wir kamen zu dem Schluss, dass diejenigen, die Raman mit dem Ruß spektrometrien, der Trägheit derer gefolgt waren, die Kohlen analysieren," sagt Lagur. "Das ist es, was wir in dem Artikel einbringen, geben wir dem Forscher ein Rezept."

Bibliographische Referenz:

M. Lapuerta et al. "Effect of fuel on the soot nanostructure and consequences on loading and regeneration of diesel particulate filters", Combustion and Flame. 2011, doi: 10.1016/j.combustflame.2011.09.003

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