Es ist inzwischen fast schon zur Tradition geworden, dass die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) und ihr japanischer Partnerverband, die Forschungsvereinigung Fahrzeugmotoren (Research Association of Automotive Internal Combustion Engines - AICE), sich auf den jeweiligen Technologiekongressen zum Stand der Forschung im Bereich Motorentechnik austauschen.

Technik und Ideen für morgen: FVV stellt drei innovative IGF-Forschungsprojekte vor

In diesem Jahr reiste eine FVV-Delegation zur Frühjahrstagung der japanischen Automobilingenieure nach Japan, dem JSAE-Kongress, der vom 23.-25. Mai in Yokohama tagte. Sie hatte die neuesten Ergebnisse aus drei innovativen IGF-Forschungsvorhaben im Gepäck:

• Abgaskraftstoffeinspritzung - Abgleich der Simulations- und Messmethoden zur Vorhersage der HC-Konzentrationsverteilung am Katalysatoreintritt
  Die innovative DeNOx-Nachbehandlungsalternative zu SCR (Selective Catalytic Reduction) "DiAir" (Diesel deNOx System by Adsorbed Intermediate Reductants) erfordert die Einspritzung von Kraftstoff in die Abgasleitung, um eine kurzfristig hohe Kohlenwasserstoffkonzentration zu erreichen - gleichmäßig über die gesamte Katalysatorvorderseite verteilt. Projektziel war die Auslegung von Simulationsmethoden und Messtechniken zur Vorhersage der HC-Verteilung in radialer und axialer Richtung am Katalysatoreingang und die Identifikation geeigneter Messtechniken zur Bestimmung der Kohlenwasserstoffkonzentration am Katalysatorein- und -auslass. DiAir in Kombination mit einem NOx-Speicherkatalysator hat das Potenzial, Stickoxide effizient aus dem Abgas kleiner Diesel-Pkws zu entfernen. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens wurden von Dipl.-Ing. Verena Huth (VKA | RWTH Aachen) vorgestellt; die Projektleitung lag bei Dr. Takao Fukuma (Toyota Motor Corporation).

• Untersuchung und Modellierung des Einflusses von Abgasrückführung (AGR) auf motorisches Klopfen
  Der Wirkungsgrad von modernen turboaufgeladenen Fremdzündungsmotoren ist im Bereich hoher Lasten durch das Auftreten klopfender Verbrennung begrenzt. Eine mögliche Gegenmaßnahme ist der Einsatz gekühlter Abgasgasrückführung (AGR) im Bereich der Volllast. Ein aussagekräftiges Modell zur Vorhersage der Klopfgrenze unter Einfluss von AGR für die Motorprozessrechnung existierte bisher noch nicht. Im Projekt wurde nun ein neuartiges Klopfmodell für die Motorprozessrechnung entwickelt, das das Auftreten von Zweistufenzündung vorhersagt und deren Auswirkung auf die Gemischselbstzündung berücksichtigt. Die Modellentwicklung wurde durch 3D-CFD Simulationen begleitet, die die getroffenen Modellannahmen unterstützen konnte. Das entwickelte Klopfmodell für die Motorprozessrechnung wurde erfolgreich an den Messdaten validiert. Das neue Klopfmodell kann die Klopfgrenze mit hoher Genauigkeit vorhersagen und leistet somit einen entscheidenden Beitrag zur Entwicklung von Volllast-AGR-Brennverfahren mithilfe der Motorprozessrechnung. Die Projektergebnisse wurden von Prof. Dr.-Ing. Michael Bargende (IVK | Universität Stuttgart) vorgestellt.

• Systemische Analyse der Partikelbildung an direkteinspritzenden Fremdzündungsmotoren
  Aufgrund der zunehmend stringenten Partikelemissionsreglementierung für Ottomotoren (Euro6b/6c) ist die Einführung eines Ottopartikelfilters (OPF) im Gespräch. Um eine systematische Auslegung des Filters und die Entwicklung optimaler Regenerationsstrategien zu ermöglichen, sind jedoch tiefe Kenntnisse der Partikelbildung, speziell in emissionskritischen Zuständen des Aggregats, notwendig. Die Partikelentstehung im transienten Motorbetrieb als eine der Partikelhauptquellen war jedoch bisher kaum erforscht. Gleichzeitig sollen zukünftige Emissionsrichtlinien auf Basis sogenannter RDE-Fahrten, die zu großen Teilen transiente Lastsprünge enthalten, getestet werden. Hier setzt das noch laufende Forschungsprojekt an und wird offene Detailfragestellungen beantworten, die für ein umfassendes Verständnis der Partikelbildung im transienten ottomotorischen Betrieb zu klären sind. Die Projektergebnisse wurden von Prof. Dr. sc. techn. Thomas Koch (IFKM | KIT Karlsruhe) vorgestellt.

Die Zukunft des Motors kommt aus der Luft: Professor Thomas Koch vermittelt Einblicke in aktuelle Forschung zu synthetischen Kraftstoffen in Deutschland

Professor Koch ist einer der führenden Experten in Deutschland zum Thema Brennverfahrensanalyse. Einer seiner Forschungsschwerpunkte liegt auf der Gesamtsystementwicklung unter Einbeziehung der Abgasnachbehandlung und Restwärmenutzung und des Zusammenwirkens mit verschiedenen Kraftstoffen. In dieser Funktion hat er in Yokohama einen weiteren sehr interessanten Vortrag über die Entwicklung synthetischer Kraftstoffe und die derzeitige politische Diskussion in Deutschland zu deren Markteinführung und -akzeptanz gehalten, der von den japanischen Kollegen mit großem Interesse aufgenommen wurde.

Energiepfade für den Straßenverkehr der Zukunft, die Optionen für eine klimaneutrale Mobilität des Verkehrssektors im Jahr 2050 aufzeigen, sind ein großes Thema in Deutschland und Europa. Die FVV wird in Kürze ein Informationspapier mit Expertenwissen aus ihrem Arbeitskreis Kraftstoffe vorlegen, das Handlungsoptionen zur Defossilisierung des Transportsektors skizziert und den vorwettbewerblichen Forschungsbedarf an Energieträgern, Antriebstechnik und Motoren aufzeigt.

2019 in Deutschland

Im nächsten Jahr werden die Vertreter der japanischen Fahrzeughersteller auf der FVV-Herbsttagung zu Gast sein und dem Innovationsnetzwerk der FVV Einblicke in ihre aktuellen Forschungsschwerpunkte gewähren.