Forschung

Experimental and Numerical Analyses of Water-in-Gasoline Emulsions, 14^th International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurement, 6^th – 8^th September 2023, Barcelona, Spain
Blau, B.; Krzeczek, O.; Heinrich, Ch.; Klein, M.:

Water-in-Gasoline Emulsion Droplet Size Distributions: Comparison of Experimental and Numerical Results, Poster presentation 19. Mutiphase Flow Conference Dresden, 21.-23 Juni 2023, Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf, DOI: 10.13140/RG.2.2.28069.68322
Blau B.; Krzeczek, O.; Heinrich, Ch.; Klein, M.;

Tropfengrößenanalyse von Benzin-Wasser Emulsionen im Hochdruck-Einspritzsystem – Einfluss von Systemdesign und Betriebsparametern auf die Emulsionsqualität
12. Tagung Einspritzung und Kraftstoffe, 10. und 11. Mai 2023, Dessau-Roßlau; Forschungszentrum für Verbrennungsmotoren und Thermodynamik Rostock GmbH, Rostock
ISBN: 978-3-941554-26-9
Blau, B.; Heinrich, Ch.; Klein, M.

Gasoline Water Direct Injection (GWDI): Optical Investigations on Fuel-Water Emulsions in the Injection System. "31st Aachen Colloquium Sustainable Mobility 2022";Aachen, October 10th to 12th, 2022; Aachen: Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik GbR. Paper No. Pos01. ISBN: 978-3-00-072524-1
Blau, B.; Heinrich, Ch.; Klein, M.

Water injection advances - Could Water Injection Tech Be The Answer To Further Pushing The Limits Of Engine Downsizing?
in "Engine+Powertrain Technology International", September 2020
Heinrich, Ch.

Die Direkte Benzin-Wasser-Einspritzung (DBWE) – Neue Anforderungen an den Zylinderkopf
8. VDI-Fachtagung Ventiltrieb und Zylinderkopf, Würzburg 2019
VDI-Verlag, ISBN: 978-3-18-092353-6
Heinrich, Ch.; Schmitt, N.; Dörksen, H.:

Gasoline Water Direct Injection (GWDI) as a Key Feature for Future Gasoline Engine
Knocking in Gasoline Engines
5th International Conference, Berlin 2017
Springer Verlag
ISBN: 978-3-319-69759-8
Heinrich, Ch.; Dörksen, H.; Esch, A.; Krämer, K.

Einfluss der direkten Benzin-Wasser-Einspritzung auf die stochastischen Vorentflammungen eines Ottomotors
28. Deutscher Flammentag, 2017
VDI-Berichte 2302, S. 699-703
ISBN: 978-3-18-092302-4
Heinrich, Ch.; Dörksen, H.; Krämer, K.; Carls, M.

Direkte Benzin-Wasser-Einspritzung: CO2-Potentiale und technische Anforderungen
10. Tagung Diesel- und Benzindirekteinspritzung 2016 (24. und 25. November 2016, Berlin)
Sprínger Fachmedien Wiesbaden
Print ISBN: 978-3-658-15326-7
Electronic ISBN: 978-3-658-15327-4
Heinrich, Ch.; Dörksen, H.; Tölkes, E.; Esch, A.

 Schadstoffreduzierungspotenzial unterschiedlicher Diesel-Wasser-Emulsionen
MTZ (Motortechnische Zeitschrift) Ausgabe 03/2016
Simon, Ch.; Dörksen, H.
Beitrag als pdf-Datei herunterladen

Diesel-Wasser-Mikroemulsionen in der dieselmotorischen Verbrennung
MTZ (Motortechnische Zeitschrift) Ausgabe 07-08/2015
FVV Bericht; Forschungsstellen: VKA RWTH Aachen, IFT Hochschule Trier, IPC Universität zu Köln; Obmann: Beberdick, W. Deutz AG

Einfluss von Mikroemulsionen auf die dieselmotorische Verbrennung
MTZ (Motortechnische Zeitschrift) Ausgabe 04/2015
Dittmann, P.; Dörksen, H.; Steiding, D.; Kremer, F.
Beitrag als pdf-Datei herunterladen

Schadstoffreduzierung durch Diesel-Wasser-Emulsionen
MTZ (Motortechnische Zeitschrift) Ausgabe 01/2013
Dornbusch, H.; Dörksen, H.; Simon, Ch.
Beitrag als pdf-Datei herunterladen

 Schadstoffreduzierung bei DI-Motoren durch Wassereinspritzung
9th International CTI Forum Abgastechnik; 24th January 2011
Simon, Ch.; Dörksen, H.; Mengel, Ch.; Dornbusch, H.
Weitere Infos

Erzeugung und Einspritzung von Diesel-Wasser-Emulsionen
MTZ (Motortechnische Zeitschrift) Ausgabe 07-08/2010
Dörksen, H.; Mengel, Ch.; Simon, Ch.; Will, B.
Beitrag als pdf-Datei herunterladen

Simulation des Durchmischungsverhaltens von Diesel- Wasser (Mikro-) Emulsionen
ANSYS Conference & 26th CADFEM Users' Meeting 2008
Will, B.-Ch.; Berenz, A.; Simon, Ch.

Eingespritzte Emulsion reduziert den Schadstoffausstoß von Dieselmotoren
MTZ (Motortechnische Zeitschrift) Ausgabe 10/2007
Dörksen H.; Dupre A.; Will  B.; Simon Ch.

Vorgelagerte Kraftstoffmenge bei geschichteter Diesel-Wasser-Einspritzung
MTZ (Motortechnische Zeitschrift) Ausgabe 01/2007
Dörksen, H.; Simon, Ch.; Weißgerber, A.
Beitrag als pdf-Datei herunterladen

Ruß- und NOx-Reduktion dank Dieselkraftstoff-Wasser-Mikroemulsion
MTZ (Motortechnische Zeitschrift) Ausgabe 06/2005
Strey, R.; Simon, Ch.

Einfluß der geschichteten Wassereinspritzung auf das Abgas- und Verbrauchsverhalten eines Dieselmotors mit Direkteinspritzung
MTZ (Motortechnische Zeitschrift) Ausgabe 01/2004
Pauls, R.; Simon, Ch.
Beitrag als pdf-Datei herunterladen

Experimentelle Untersuchungen des Einflusses der geschichteten Wassereinspritzung auf das Betriebsverhalten eines direkteinspritzenden Dieselmotors, insbesondere vor dem Hintergrund der NOx- und Rußbildung
Forum für Partikelemission, Historisches Straßenbahn-Depot in Nürnberg, 2002
Pauls, R.; Simon, Ch.

• CO₂-Reduzierung bei Otto-Motoren durch Benzin-Wasser-Einspritzung
  (2016)

• Untersuchung unterschiedlicher Wassereinspritzmethoden an einem PKW-Dieselmotor
  Industrieprojekt (2014-2016)

• Schadstoffreduzierung bei Ottomotoren durch Benzin/Wasser-Mikroemulsionen
  Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation (2012-2014)

• FVV Projekt "Einfluss von Mikroemulsionen auf die dieselmotorische Verbrennung"
  BMWi/AiF (2011-2013)

• Schadstoffreduzierung bei Dieselmotoren durch Diesel/Wasser-Emulsionen in Verbindung mit Abgasnachbehandlung sowie Wasserrückgewinnung
  Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation (2009-2011)

• Abgas-, Leistungs- und Verbrauchsmessung an einem modernen Nutzfahrzeugmotor beim Betrieb mit einer "On-Board"-gemischten Diesel/Wasser-Emulsion
  Industrieprojekt (2009)

• Untersuchung des Leistungs-, Abgas- und Verbrauchsverhaltens beim Betrieb eines modernen Nutzfahrzeugmotors mit einer Diesel/Wasser-Mikroemulsion
  Industrieprojekt (2008)

• Ermittlung der Betriebspunktoptimierten Mischungsverhältnisse von Diesel/Wasser-Emulsionen zum Betrieb von Dieselmotoren
  Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation (2008)

• Gegenüberstellung der Leistungs- und Abgasdaten beim Betrieb eines Dieselmotors mit reinem Dieselkraftstoff und einer Diesel/Wasser-Emulsion
  Industrieprojekt (2007)

• Wassereindüsung bei Dieselmotoren zur NOx-Reduzierung
  Industrieprojekt (2005)

• Entwicklung einer neuen Betriebsart von Dieselmotoren mit Diesel/Wasser-Mikroemulsion
  AiF/BMBF (2006-2009)

• Untersuchung der Kraftstoffstrahl-Ausbreitung während des Einspritzvorgangs bei einem direkteinspritzenden Dieselmotor
  Kapitel 1513 (2005-06)

• Geschichtete Wassereinspritzung bei Dieselmotoren
  AiF/BMBF (2002-2005)

• Untersuchung der NOx- und Russemission direkteinspritzender Dieselmotoren in Verbindung mit Wassereinspritzung
  Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation (2000-2002)

• Dieselmotoren in Abhängigkeit bestimmter Einspritzparameter insbesondere der Wassereinspritzung zur Absenkung der Schadstoffkomponenten Ruß und NOx
  Kapitel 1512 (1998-2000)

• Entwicklung und Bau einer dynamischen Rußmesseinrichtung zur Untersuchung des Rußstoßes an einem aufgeladen Dieselmotor in Verbindung mit einer Rußstoßregelung
  Kapitel 1512 (1996-97)

Seit seiner Erfindung des ersten Verbrennungsmotors im Jahre 1862 durch Nikolas August Otto wurden insbesondere in den vergangenen letzten zehn Jahren erhebliche Fortschritte im Verbrennungsmotorensektor erzielt. Kennzeichnend dafür ist die stetige Erhöhung der spezifischen Leistung bei gleichzeitiger Reduzierung des Kraftstoffverbrauches sowie der Schadstoffe.
Der aufgeladene Dieselmotor stellt hierbei eine der wirtschaftlichsten thermischen Kraftmaschinen dar. Während Kohlenmonoxid sowie die Kohlenwasserstoffe nahezu vollständig durch den Oxidationskatalysator umgewandelt werden können, steht man bei der gleichzeitigen Reduzierung von Ruß und den Stickoxiden vor einer Problemstellung, welche auch unter dem Begriff "NOx-Ruß-Trade-Off" bekannt ist.
Eine Möglichkeit den Dieselmotor auch für zukünftige Herausforderung zu rüsten (bspw. verschärfte Abgasgesetzgebung) stellt der Einsatz von wasserhaltigen Kraftstoffen dar. Hierbei wurden im Fachgebiet für Kolben- und Strömungsmaschinen der Hochschule Trier bereits signifikante Erfolge hinsichtlich der gleichzeitigen Reduzierung der Ruß- und NOx-Werte erzielt.

Die Beimessung des Wassers kann hierbei auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Man unterscheidet hierbei folgende Ausführungen:

• Vorgelagerte Kraftstoffmenge / geschichtete Wassereinspritzung
  Bei der geschichteten Wassereinspritzung wird Wasser zwischen einer geringen Menge Diesel, der sogenannten vorgelagerten Kraftstoffmenge, und der Hauptkraftstoffmenge in der Einspritzdüse eingelagert.
  Dabei kann der Wasseranteil, bezogen auf die gesamte Kraftstoffmenge, bis zu 40% betragen.
  Das gesamte Paket aus vorgelagerter Kraftstoffmenge, Wasser und Hauptkraftstoffmenge wird dann zusammen in den Brennraum eingespritzt.
• On-Board Diesel-Wasser-Emulsion
  Diesel-Wasser-Emulsionen haben die Eigenschaft, Ruß und NOx im dieselmotorischen Abgas gleichzeitig zu reduzieren.
  Bei den Emulsionen unterscheidet man zwischen vorgemischten und "On-Board" gemischten Emulsionen. Gegenüber den vorgemischten Emulsionen haben die "On- Board"-Mischungen den Vorteil, dass der Wassergehalt während des Motorbetriebs bedarfsgerecht eingestellt werden kann.
• On-Injektor Diesel-Wasser-Emulsion
  Um die Zeitspanne zwischen Emulsionserzeugung und Bereitstellung im Injektor auf ein Mindestmaß zu reduzieren, wurde am IFT (Institut für Fahrzeugtechnik Trier) der FH Trier ein Einspritzsystem entwickelt, mit dem eine Emulsion nicht nur "On-Bboard" sondern "On-Injektor" erzeugt werden kann.
  Das "On-Injektor"-Prinzip stellt somit die konsequente Weiterentwicklung der "On-Board"-Mischung dar, bei dem der Wasseranteil ebenfalls bedarfsgerecht eingestellt werden kann.
• Diesel-/Wasser-Mikroemulsion
  Bei den Mikroemulsionen handelt es sich, anders als bei konventionellen Emulsionen, um thermodynamisch stabile Mischungen aus Dieselkraftstoff, Wasser und Tensiden, die sich auch bei längerer Standzeit nicht entmischen.
  Diese Mikroemulsionen wurden am Institut für Physikalische Chemie der Universität zu Köln unter der Leitung von Professor Strey entwickelt.