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Technologen entwerfen robusten Rußfilter für Dieselmotor

11.09.2002 - (idw) Niederländische Organisation für wissenschaftliche Forschung - NWO

In einem Projekt der niederländischen Technologiestiftung STW hat Dipl.-Ing. Coen van Gulijk ein neues Konzept für einen robusten Rußfilter für Dieselmotoren entworfen. Der Filter hat neben einem Filterkanal einen offenen Kanal, sodass die Verstopfungs- und somit Brandgefahr ausgeschlossen wird. Der Forscher promoviert am 19. September an der Technischen Universität Delft.

Der neue Rußfilter setzt sich aus einer Reihe von Schaumplatten aus perforierter Keramik zusammen. Die Oberfläche der Keramik ist mit einem Katalysator imprägniert, wo die einströmenden Rußteilchen verbrennen und als Gase freiwerden. Aschenteilchen, die mit dem Ruß aus Verunreinigungen im Diesel mitgeführt werden, bleiben in den Poren der Schaumplatten zurück. Der keramische Schaum kann eine große Menge an Asche enthalten, bevor er zu verstopfen droht. Daher hält er sich lange. Der Filter eignet sich sehr, um Ruß aus sogenanntem verschmutzten Diesel aufzufangen. 'Verschmutzter Diesel' ist ein schwerer Kraftstoff, der viele Minerale und Metalle enthält, die Asche ergeben. Vorhandene Filtersysteme würden durch die Verwendung 'verschmutzten Diesels' verstopfen.

Weil der Filter aus verschiedenen Filterplatten aufgebaut ist, anstatt aus einem Block, ist er nahezu unverwüstlich. Sogar, wenn alle Platten brechen, bleibt die Filterfunktion intakt. Ein eingebauter offener Kanal verhindert, dass der Filter verstopft. Der Entwurf hat als Nachteil, dass er ziemlich viel Platz einnimmt. Daher eignet er sich nicht für Personenwagen, aber wohl für Schiffe, die viel 'verschmutzten Diesel' verheizen, genauso wie für feste Motoren oder Züge.

Der Entwurf des neuen Filters basiert teilweise auf Studien der Form und Größe der Rußteilchen. Dieselteilchen haben eine Struktur, die aus verzweigten Klumpen aus Rußketten besteht. Aus der Forschung erweist sich, dass Dieselteilchen durch diese fraktalartige Struktur in Wirklichkeit bis zu zehn Mal größer sind, als Messinstrumente anzeigen. Das stellte der Forscher mit einem Elektronenmikroskop fest. Dadurch weicht auch das vor dem Filtrieren wichtige Verhalten der Rußteilchen ab; sie diffundieren langsamer, aber bleiben eher am Filter hängen.

Die niederländische gesetzliche Gesundheitsnorm für Rußausstoß von Autos wird im Jahre 2005 nur noch 0,025 Gramm pro zurückgelegtem Kilometer sein. Durch einen besseren Einblick in die Leistungen der Messinstrumente wird es in Zukunft möglich, Gesetzgebung auf der Grundlage der Anzahl und Größe der Teilchen zu erstellen.

Der neue Filter unterscheidet sich von den gängigen Filtern, da die Zuverlässigkeit als Ausgangspunkt für den Entwurf galt, bei dem ein effizientes Filtersystem gesucht wurde. Bei den im Handel erhältlichen Filtern ist dieser Ansatz umgekehrt.

Nähere Informationen bei Dipl.-Ing. Coen van Gulijk (Technische Universität Delft, Reactor and Catalysis Engineering, inzwischen bei TNO-PML tätig), Tel. +31 (0)15 2843283, Fax +31 (0)15 2843963, Email: gulijk@pml.tno.nl. Die Promotion findet am 19. September statt, Promotoren sind Prof. Dr. Jacob A. Moulijn und Dr. Michiel Makkee.
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