D1: Kraftstoff-/Materialverträglichkeiten und Kraftstoffalterung/Öl-Interaktion sowie Teilumfänge der Kraftstoffbeschaffung

Unter der Leitung von Tec4Fuels untersucht dieses Teilmodul die Kraftstoff-Kraftstoff-Kompatibilität für die jeweiligen Mischungen und für gealterte Kraftstoffe beziehungsweise Kraftstoffmischungen. Der Schwerpunkt liegt auf der Erforschung der Logistikkette vom Rohprodukt aus der Raffinerie zum final einsetzbaren Kraftstoff. Insbesondere Mischkonzepte, Untersuchungen zur Materialverträglichkeit und Stabilität der Produkte werden analysiert. Außerdem wird eine maßgeschneiderte Additivierungsstrategie für die untersuchten erneuerbaren Kraftstoffe entwickelt. Das Oel-Waerme-Institut und Shell Global Solutions agieren hierbei als unterstützende Partner.

  • Materialverträglichkeit und Verschleiß aller beteiligten Komponenten
  • Betrachtung der Stabilität der einzelnen Kraftstoffe
  • Erarbeitung von Bewertungskriterien für alle Komponenten
  • Konzeption und Aufbau geeigneter Gesamtsystemprüfstände
  • Anpassung und Optimierung eines Prüfkonzeptes für die Untersuchung des Alterungsverfahrens verschiedener Blends am Schnellalterungsprüfstand

D2: Methodenentwicklung 3D-CFDR für Kraftstoffblends

Der Fokus in diesem Teilmodul liegt auf der grundlegenden Beschreibung der Kinetik von Kraftstoffblends sowie der effektiven Modellierung der Kraftstoffchemie in CAE Werkzeugen zur Brennverfahrensentwicklung. In der Literatur sind kinetische Modelle bereits für viele Reinkomponenten vorhanden. Zum Verhalten der Verbrennungschemie von Kraftstoffblends fehlen jedoch weitgehend Untersuchungen. Hierfür sollen nun geeignete Methoden entwickelt werden. Die Leitung übernimmt AVL Deutschland mit der RWTH Aachen University als Partner.

  • Untersuchungen am Stoßrohr: Grundlagenexperimente an der Rapid Compression Machine (RCM) zur Charakterisierung der Zündchemie relevanter Kraftstoffblends
  • Numerische Beschreibung von Kraftstoffblend-Sprays: Untersuchungen zur Modellierung des Verdampfungsverhaltens und zur Gemischaufbereitung von Kraftstoffblends
  • Entwicklung kinetischer Modelle für Kraftstoffblends mithilfe der Daten aus den oben genannten Untersuchungen
  • Entwicklung einer Methode zur Verbrennungssimulation von Kraftstoffblends
  • Entwicklung einer validierten Modelkette für Kraftstoffblends zur Vorhersage von Auswirkungen einer Änderung des Kraftstoffes bzw. des Mischungsverhältnisses auf die Emissionen und den Verbrauch

D3: Thermomanagement Optimierung

AVL qpunkt arbeitet hier gemeinsam mit den Partnern Hyundai Motor Europe Technical Center, Opel Automobile und Ford-Werke an der Optimierung der Motorkühlung aufgrund veränderter brennverfahrensgetriebener Randbedingungen.

  • Erstellung eindimensionaler Modelle der Antriebs-, Thermomanagement und Steuerungsarchitektur
  • Validierung des Simulationsmodells am Vergleichsfahrzeug
  • Sensitivitätsanalyse und Konzeptentwicklung von Betriebsstrategien
  • Anpassung der Thermomanagementkonfiguration und Festlegung der Betriebsstrategie
  • Optimierung und Vereinheitlichung der Architektur und Steuerung

D4a: Abgasnachbehandlung – Komponenten

In diesem Schritt steht die detaillierte simulative und experimentelle Erforschung und Demostration des Emissionsminderungspotentials beim Einsatz von OME- / Dieselblends und entsprechend angepasster Komponenten der Abgasnachbehandlung an. Es wird außerdem untersucht, welche Vereinfachungen des Abgasnachbehandlungssystems sowie der entsprechenden Betriebsstrategien (bspw. Regeneration, AGR-Steuerung) in Abhängigkeit des eingesetzten Blends ermöglicht werden können. Die Leitung liegt bei der TU Darmstadt, Umicore und AVL Deutschland unterstützen als Partner.

  • Adaption Einzylinderforschungsmotor
  • Basisuntersuchungen am Einzylinder
  • Potentialbewertung verschiedener OME- / Dieslblends
  • Funktionsanalyse Abgasnachbehandlung beim Flex-Fuel-Betrieb
  • Definition der simulationstechnischen Randbedingungen
  • Entwicklung Simulationsmethoden und -modelle
  • Auswahl geeigneter Abgasnachbehandlungskomponenten zur vollumfänglichen Untersuchung
  • Simulation von Abgasnachbehandlungssystemen
  • Experimentelle Untersuchungen und Validierung des Einzylinderforschungsmotors
  • Potentialanalyse und Identifikation eines Abgasnachbehandlungssystems
  • Aufbau und Übertrag auf einen Vollmotor

D4b: Abgasnachbehandlung – Strategie

Die FEV Europe entwickelt hier gemeinsam mit dem Fraunhofer ISE eine Kraftstoffaufbereitungstechnologie zur Verbesserung der Tieftemperaturaktivität in Abgasnachbehandlungssystemen.

  • Untersuchung Light-off Temperatur von Diesel-OME3-5-Blends und OME 3-5 am Screeningteststand
  • Untersuchung Kraftstoffaufbereitungstechnologie (CatVap) mit Diesel-OME3-5-Blends und OME3-5 zur Erhöhung des Synthesegasanteils und Reduzierung der Light-off Temperatur
  • Light-off Untersuchungen mit synthetischer Kraftstoffdampfzusammensetzung am Laborteststand
  • Light-off Untersuchungen am Heißgasprüfstand mit angepasster CatVap-Technologie
  • Aufbau Funktionsmuster für Motorversuche
  • Emissionsmonitoring

D5a: Einspritzsystem I

Continental Automotive* und Continental Mechanical Components Germany* haben hier das gemeinsame Ziel, Einspritzsystemkomponenten für OME3-5 inklusive Hochdruckpumpen für die Nutzung von OME3-5 in den Versuchsmotoren des Teilmoduls C6 bereitzustellen.

  • Auslegung, Test und Aufbau der Hochdruckpumpen für den Betrieb mit OME3-5
  • Bereitstellen und Aufbau der Hochdruckpumpen
  • Basisuntersuchungen am Einzylinderversuchsmotor
  • Applikation und Untersuchung am Vollmotor
  • Aufbau und Kalibrierung des Demonstratorfahrzeugs

D5b: Einspritzsystem II

In diesem Arbeitspaket werden unter der Leitung von Liebherr-Components Deggendorf die Möglichkeiten zur Anpassung der Injektoren an die spezifischen Eigenschaften strombasierter Kraftstoffe genauer untersucht. Aufgrund ihrer geringeren Energiedichte erfordern sie höhere Einspritzmengen, um die gleichen Motorleistungen wie im Dieselbetrieb erbringen zu können. Gleichzeitig soll ein kompaktes Design erreicht werden, um einen Konflikt mit hinsichtlich des vorhandenen Bauraums zu vermeiden. Auch für eine optimale Untersuchung der Kraftstoffe ist eine Optimierung der Einspritzsysteme notwendig.

  • Konstruktion und Herstellung von Prototypinjektoren für OME- und Methanolbrennverfahren
  • Untersuchungen am Hydraulikprüfstand
  • Untersuchungen der Injektoren auf kraftstoffspezifischen Verschleiß im Dauerlauf
  • Unterstützung der Einzylinderversuche für OME und Methanol in Hinblick auf das Einspritzsystem
  • Bereitstellung nochmals angepasster Prototypen für weitere Untersuchungen

D5c: Einspritzsystem III

Denso Automotive wird hier ein Common-Rail-Einspritzsystem für Diesel- und DME-Kraftstoffe bereitstellen. Die Ford-Werke arbeiten als Partner daran mit.

  • Bereitstellung der Einspritzkomponenten und des Systems für die Nutzung von DME im Einzylinderversuchsmotor
  • Bereitstellung der Einspritzkomponenten und des Systems für die Nutzung von DME am Vollmotor
  • Bereitstellung der Einspritzkomponenten und des Systems für die Nutzung von DME am Fahrzeug des Arbeitspaketes C4
  • Bereitstellung der Einspritzkomponenten und des Systems für die Nutzung von Diesel und DME am bivalenten Fahrzeugbetrieb des Arbeitspaketes C4

D6: Kraftstoffsensorik

Das Ziel dieses Schrittes ist die Evaluierung von aktueller Kraftstoffsensorik zur Detektion von Mischung zwischen mineralölbasierten und verschiedenen synthetischen Kraftstoffen. Die Leitung liegt bei Continental Automotive*.

  • Bereitstellung von Kraftstoffsensorik zru bestimmung der Zusammensetzung von 2-Butanol-Benzin-Mischungen im Mehrzylindermotor des Arbeitspaketes C1
  • Bereitstellung von Kraftstoffsensorik zur Bestimmung der Zusammensetzung von OME-Diesel-Mischungen im Kraftstoffpfad im Mehrzylinderversuchsmotor des Arbeitspaketes C4

D7: Modellbasierter Momentenpfad und Zündsystem

Der modellbasierte Momentenpfad wird hier als Motorsteuerungsfunktion dargestellt, womit die Einflüsse des Kraftstoffes auf das Motordrehmoment kompensiert werden. Somit wird die Flex-Fuel-Fähigkeit des Fahrzeugs unterstützt. Außerdem wird ein Zünd-/Glühsystem zur Verfügung gestellt und regelungstechnisch angebunden. Die Leitung liegt bei der FEV Europe, als Partner dienen Weissgerber Engineering und die FH Aachen.

  • Aufbau Demonstratorfahrzeug mit einem Entwicklungssteuergerät
  • Funktionsentwicklung
  • Referenz, Kalibrierung und Basismessung
  • Softwareadaption für verschiedene Arbeitspakete inklusive Glühzündung
  • Entwicklung Prototyp zur Glühzündung am Nutzfahrzeugmotor

*Ausstieg zum 31.03.2020