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BSc in AutomobiltechnikBIBEBUVADiesel-Wasser EmulsionVerbrennungsmotoren / Betreuer: Dr. Klaus HoyerExperten: Marc Werner, Alfred LeuenbergerProjektpartner: PSI, VilligenDer Dieselmotor ist mit seiner wirtschaftlichen und vielfältigen Anwendbarkeit eine etablierte Kraftmaschine.Seine Weiterentwicklung bezüglich Leistung und Verbrauch wird durch die kontinuierlich anspruchsvollerwerdenden Emissionsgrenzwerte vorangetrieben. Hinsichtlich Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoff-Emissionen stellt der Dieselmotor geringe Probleme dar. Die Aufmerksamkeit gilt in diesem Zusammenhangden Stickoxidemissionen sowie den Russpartikeln.Das Paul Scherrer Institut unternimmtForschungsarbeiten zurMinderung von kritischen Emissionenan einem Schiffsdieselmotormit Direkteinspritzung. DieserGrossmotor der Firma Wärtsilä arbeitetmit einem veränderten Ventiltrieb,dem Miller-Zyklus. Die Ideedes Miller-Zyklus ist, durch einfrühes Schliessen des Einlassventilsein effektiv geringeres Verdichtungsverhältniszu erzielen unddamit die Prozesstemperatur zusenken, was niedrigeren NOx-Emissionen gleichzusetzen ist.Dies gelingt dadurch, dass ein Teilder Kompressionsarbeit vom Zylinderauf die 2-stufen Aufladungumverteilt wird. Die zweistufigeAufladung mit zwischen- undNachkühler verdichtet die Luftsehr effektiv auf den höheren Ladedruckvon bis zu 6 Bar. Der früheEinlassventilschluss bewirkt,dass sich die Luft im Zylinder erstmalswieder entspannt, bevor siein der Kompressionsphase für dieVerbrennung verdichtet wird. Daauch diese Verbrennungsstrategieden NOx-Russ Trade-Off nichtumgehen kann, sollen mithilfe derDiesel-Wasser Emulsion die Russpartikelvermindert werden.Eine Herausforderung beim Herstellenvon Emulsionen stellt derenStabilität dar. Je nach Grösse derWassertröpfchen, fallen diese unterschiedlichrasch aus. Die Qualitätvon Emulsionen ist demnachhoch, wenn die Wassertröpfchenfeinst verteilt sind. Vorliegende Arbeituntersucht anhand eines neuentwickelten Einspritzsystems denmechanischen Emulgierprozess.Der Einsatz von Emulgatoren istdabei nicht vorgesehen.Die Arbeit umfasst das Entwerfenund Aufbauen einer Versuchseinrichtung.Es gilt den Emulgierprozessnachvollziehbar aufzuzeichnenund die Emulsionsqualitätanhand der Tröpfchenverteilungim Diesel zu analysieren. An diefinalen Tests wird mit einer empirischenVorversuchsreihe herangegangen.Die erhaltenen Verteilungen derTröpfchen im Diesel-Öl ist angelehntan die Poisson-Verteilung.Diese Verteilung stammt aus einerrepräsentativen Stichprobe derEmulsion. Dabei wurden Samplesherausgezogen und in einer Petrischalemit einer hochauflösendenKamera mit Makroobjektiv fotographiert.Mithilfe eines in Lab-VIEW programmierten Verfahrens,konnten die Tröpfchendurchmesserexakt bestimmt werden.Philipp MuttiTröpfchenverteilung bei 6 bar Einspritzdruckti.bfh.ch87