Grundlagenforschung

 

Die hier genannten wissenschaftlichen Arbeiten wurden durch folgende Einrichtungen gefördert:

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Wissenschaftsrat (WR)

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Ausgewählte wissenschaftliche Arbeiten:
 
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Titel

Optimierungsbasierte Multiskalenregelung motorischer Niedertemperatur-Brennverfahren

Homepage Forschergruppe 2401
Förderung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Projekt-Nr. /
Förderkennzeichen

FOR 2401
Kurzbeschreibung

Die ökonomische und ökologische Energiebereitstellung stellt eine zentrale gesellschaftliche Herausforderung dar. Zur Realisierung von hohen Wirkungsgraden bei gleichzeitig niedrigen Schadstoffemissionen untersucht die FOR2401 die zukunftsträchtige Niedertemperaturverbrennung (NTV).

Zur erfolgreichen Realisierung der Multiskalenregelung müssen grundlegende Forschungsfragen aus den Disziplinen Chemie, Verbrennungstechnik, Motorenforschung, Regelungstechnik und Numerik geklärt werden. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden maßgeschneiderte regelungstechnische Methoden entwickelt, die auf Echtzeitoptimierung basieren und die Kontrolle auf einer kleineren als der aktuell möglichen Zeitskala erlauben. Die Forschung erfolgt im engen Schulterschluss zwischen Natur- und Ingenieurswissenschaftler/innen der Universität Bielefeld, der Universität Freiburg und der RWTH Aachen University.

Laufzeit seit 2016

 
 

 
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Titel Integrierte Energieversorgungsmodule für straßengebundene Elektromobilität
Homepage mobilEM
Förderung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projekt-Nr. / Förderkennzeichen GRK 1856
Kurzbeschreibung Das Graduiertenkolleg „Integrierte Energieversorgungsmodule für straßengebundene Elektromobilität“ verfolgt das Ziel, physikalische Grundlagen elektrochemischer Speicher für mobile Antriebe zu erforschen und diese mit neuartigen kraftstoffbetriebenen Aggregaten zur Reichweitenvergrößerung, sogenannte Range-Extendern, zu kombinieren. Das Range-Extender-Modul ermöglicht die energetisch sinnvolle Dimensionierung des elektrischen Speichers, die thermische Konditionierung des elektrochemischen Speichersystems und die effiziente Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums.
Laufzeit 10/2013 - 04/2018

 
 

 
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Titel

Maßgeschneiderte Kraftstoffe aus Biomasse

Homepage TMFB
Förderung

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Wissenschaftsrat (WR)

Projekt-Nr. / Förderkennzeichen Exzellenzcluster 236 (EXC 236)
Kurzbeschreibung

Das Forschungscluster "Tailor Made Fuels from Biomass" (TMFB) analysiert neuartige Biokraftstoffe, von der ursprünglichen Biomasse bis zur Verwendung in einem Benzin- oder Dieselmotor. Das Forschungscluster nutzt zur Herstellung von Biokraftstoffen eine selektive (bio-)chemische Synthese auf der Basis von Lignin, unter Beachtung der Umweltverträglichkeit und der Verringerung von Motoremissionen. Die Entwicklung von Biokraftstoffen umfasst verschiedene Forschungsfelder wie Biologie, Chemie und Maschinenbau. Daher beteiligen sich diverse Institute der RWTH Aachen am TMFB – Forschungscluster.

In diesem Rahmen analysiert das Institut für Wärme- und Stoffübertragungen experimentell den Strahlaufbruch und die Gemischbildung der verschiedenen Kraftstoffkandidaten unter motorähnlichen Bedingungen. Zur Simulation der Zylinderbedingungen werden eigens angefertigte Hochdruckkammern verwendet. Die Fenster dieser Kammern lassen die Anwendung verschiedener optischer Messtechniken wie Phase-Doppler-Anemometry, Particle-Image-Velocimetry, Laser-Induced-Fluorescence, Laser-Correlated-Velocimetry, High-Speed-Visualizations oder Ballistic-Imaging zu.

Laufzeit

01/2008 - 12/2012 (1. Phase), 01/2013 - 12/2017 (2. Phase)

 
 

 
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Titel Sonderforschungsbereich SFB 686 "Modellbasierte Regelung der homogenisierten Niedertemperatur-Verbrennung"
Homepage SFB 686
Förderung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projekt-Nr. / Förderkennzeichen SFB 686
Kurzbeschreibung

Die Bereitstellung von Energie spielt für den häuslichen Bedarf, für Prozesswärme und für den Transport von Menschen und Gütern eine wichtige Rolle. Gerade für das Transportwesen erscheint die Verwendung flüssiger Kohlenwasserstoffe wegen ihrer großen Energiedichte unverzichtbar.

Die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen bringt jedoch eine Reihe bekannter Nachteile mit sich. Die Verringerung des Schadstoffausstoßes ist daher ein wichtiges Forschungsziel in diesen Bereichen.

Die Abkehr von der mischungskontrollierten Hochtemperaturverbrennung und eine Hinwendung zur homogenisierten Verbrennung bei im Mittel niedrigeren Temperaturen führt jedoch zum Auftreten von Verbrennungsinstabilitäten, die geregelt werden müssen.

Die Applikation einer solchen Regelung soll auf der Basis der für die jeweilige Anwendung gewonnenen Erkenntnisse und der dafür entwickelten physikalischen Modelle erfolgen, es wird sich also um eine modellbasierte Regelung handeln. Die Entwicklung modellbasierter Regelungen für die jeweiligen Anwendungen stellt das mittelfristig angestrebte Ziel dieses SFBs dar.

Laufzeit 07/2006 - 06/2014

 
 

 
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Titel Sonderforschungsbereich 224 "Motorische Verbrennung"
Homepage Sonderforschungsbereich 224
Förderung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projekt-Nr. / Förderkennzeichen SFB 224
Kurzbeschreibung Die zum Teil kontroversen Forderungen in der Motorenentwicklung nach besseren Fahrleistungen bei niedrigerem Kraftstoffverbrauch unter Einhaltung sehr niedriger Emissionsgrenzwerte erfordert die Erforschung grundlegender Zusammenhänge des motorischen Verbrennungsprozesses. Von großer Bedeutung hierbei sind die Wechselwirkungen von chemischen Reaktionen mit Impuls-, Wärme- und Stofftransport in der instationären Strömung. Die gemeinsame Erforschung der Energieumsetzung in Verbrennungsmotoren erfolgt mit dem Ziel, die Kenntnisse der Grundlagen auf dem Gebiet der motorischen Verbrennung zu erweitern und damit Verbesserungen der Verbrennungsprozesse zu ermöglichen.
Laufzeit 1984 - 1995