Johanna Klose: Aufklärung des Einflusses von C7 und C8 Aromaten auf die Partikelbildung im Abgas von Ottomotoren..., Kartoniert / Broschiert

Klappentext

Für Ottokraftstoffe steht chemisch-technisch mit der Einführung der Direkteinspritzung die Partikelemission im Vordergrund des Interesses. Ziel ist es, einen Beitrag dafür zu leisten, den Einfluss spezifischer Stoffgruppen und Einzelkomponenten in Ottokraftstoffen auf die Partikelbildung aufzuklären und insbesondere den Einfluss von C7 und C8 Aromaten zu identifizieren. Die Kraftstoffe werden in stationären und dynamischen Tests an Motoren- und Rollenprüfständen erprobt. Die gebildete Partikelanzahlemission wird mittels eines Kondensationspartikelzählers erfasst. Toluol und Xylol wiesen im Gegensatz zu größeren, stärker resonanzstabilisierten Aromaten ein verändertes Reaktionsverhalten auf. Literaturrecherchen und eigene Überlegungen legten den Schluss nahe, dass das aus C7- und C8-Aromaten gebildete Benzy-Radikal unter hohem Druck dazu neigt, einen Fünf- oder Siebenring zu bilden und dadurch nicht zur PAK- und Rußbildung beitragen können. Die Rußminderung über den Weg der Fünfringbildung beruht auf der entropiegetriebenen Ringöffnung unter hohem Druck, wobei die dadurch gebildeten PAK-Vorläufersubstanzen in der Kürze vorhandenen motorischen Verbrennungszeit den Rußaufbau nicht maßgeblich beeinflussen. Theoretische Überlegungen zur Chemie des aus Toluol gebildeten Siebenrings zeigen, dass das radikaltragende Kohlenstoffatom des Tropyl-Radikals zunächst einer Rehybridisierung von einem sp2- zu einem sp3-hybridisierten Kohlenstoffatom unterliegen müsste, um in die Rußstruktur eingegliedert werden zu können. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit befasste sich mit der Vorhersage der Partikelbildung. Dafür wurde die Vorhersage der Partikelbildung anhand der Rußpunktlampe und eines modifizierten Yield Sooting Index (YSI) als Screeningverfahren im Labor verglichen. Die Vorhersage anhand des YSI im Vergleich zur Rußpunktlampe erwies sich als präziser bei gleichzeitig geringerem Zeit- und Materialaufwand. Die motorisch gefundenen Ergebnisse des geringen Beitrags der C7- und C8-aromatenreichen Kraftstoffe konnten jedoch weder durch experimentelle Vorhersagen anhand der Rußpunktlampe noch durch die Berechnung des YSI abgebildet werden. Dies belegte die thermodynamische Abhängigkeit des veränderten Reaktionsverhaltens leichtsiedender Aromaten.