Heart Cutting 2-D GC-System mit MSD, FID, NPD und FPD

Mit Unterstützung des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) konnte am Lehrstuhl für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren am 10. Januar 2022 Heart Cutting 2-D GC-System mit MSD, FID, NPD und FPD in Betrieb genommen werden.

Viele aktuelle Projekte bzw. Fragestellungen aus den Bereichen Kraft- und Schmierstoffforschung am LKV stützen sich auf Identifizierung und Quantifizierung von Spurenkomponenten in fossilen und synthetischen Kraft- und Schmierstoffmatrizes. Die zweidimensionale Gaschromatographie ist eine leistungsstarke Trennmethode für organische Stoffgemische. Bei komplexen Kraftstoffmatrizes mit 500 bis 1000 Komponenten kommt es häufig zu Überlagerungen von polaren Spurenkomponenten, so dass deren Identifizierung erschwert bzw. nicht ohne aufwendige Probenvorbereitung möglich ist. Polare Spurenkomponenten in Kraftstoffen sind u. a. wichtig für das Quellverhalten von Dichtungsmaterialien, die Neigung zur Ablagerungsbildung und die Schmierfähigkeit in Einspritzsystemen. Mit dem neuen Messsystem können diese polaren Spurenkomponenten aufgrund von Polaritätsunterschieden auf einer zweiten Säule aufgelöst, bestimmten Stoffgruppen zugeordnet und identifiziert werden. Auch die Möglichkeit der Injektion größerer Probenvolumina bis 5 µl mit dem temperaturprogrammierbaren Verdampfer unterstützt diese Trennaufgabe.

Das 8890 GC-System, gekoppelt mit einem Deans-Switch auf wahlweise FID und FPD Plus bzw. MSD mit Rückspülung liefert nachweislich reproduzierbare Analysen schwerer Kohlenwasserstoffdestillate mit einer Kohlenstoffkettenverteilung von C10 bis C70. Damit sind auch detaillierte Aussagen auch zur Zusammensetzung von zukünftigen Marine Kraftstoffen (ULSFO) möglich.

Durch die Beschaffung des 2D-GC-MS-Systems mit verschiedenen elementselektiven /-spezifischen Detektoren wurden die Kompetenzen des LKV um folgende Bereiche erweitert bzw. gestärkt:

  • Entwicklung, Bewertung und Test nachhaltiger Marinekraftstoffe aus Reststoffen und deren Blends
  • Optimierung von Drop-in Kraftstoffen für den Marine Sektor, Kraftstoffblending
  • Bereitstellung von Stoffdaten für die Brennverfahrensentwicklung sowie für Tests in der Hochdruck-Einspritzkammer
  • Identifikation von Alterungs- und Nitrationsprodukten in Schmierölen
  • Analytik von Sonderkraftstoffen
  • Identifizierung von Kraftstoffalterungsprodukten
  • Entwicklung neuer Analysenmethoden für die Ölüberwachung

Simulationsplattform für Motorenprüfstände

Mit Unterstützung des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) konnte am Lehrstuhl für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren am 15. September 2021 eine Simulationsplattform für Motorenprüfstände in Betrieb genommen werden.

Die Simulationsplattform für Motorenprüfstände ist eine Erweiterung der modernen Prüfstandssteuerungen. Mit dieser Erweiterung kann der parallel Betreib von Motoren in Antriebssträngen simuliert und damit auf dem Prüfstand erforscht werden.  Dadurch ist es möglich das Zusammenspiel von Elektromotoren und Verbrennungsmotoren in einer Anwendung zum Beispiel Gabelstaplern oder Flussschiffen zu untersuchen.  Dies Gerät kann dann damit alle Hybridanwendungen nachbilden und so für den Motorenprüfstand aufbereiten. Das Gerät dient damit strategisch der Energiewende im Verkehr.  

Folgende technische Kenndaten hat die Simulationsplattform

  • Determinismus im dynamisch gekoppelten Echtzeit-Regelkreis mit dem Prüfstand
  • Die Plattform hat eine Entwicklungsumgebung, mit der Echtzeit-Applikationen generiert und exekutiert werden können.
  • Die Plattform enthält alle erforderlichen funktionalen Umfänge, die zur Erzeugung von entsprechenden Echtzeitapplikationen erforderlich sind (z.B. Compiler)
  • Die Plattform ist kompatibel zu den im Prüffeld der Universität Rostock vorhandenen Automatisierungssystemen (AVL Puma Open 1.4.x, 1.5.x) sein
  • Die Plattform besitzt eine hohe Flexibilität hinsichtlich der distribuierten Modellierung und Simulation bieten und somit einen „multi-tool“ und „multi-rate“ Simulationsansatz im Rahmen der Echtzeit Co-Simulation zu unterstützen. 

Die Simulationsplattform wird für folgende Projekte genutzt:

  • AmmoniakMotor – Ammoniak als maritimer Kraftstoff der Zukunft „
  • Technology Evaluation for Marine Engines for GHG Targets 2030+ (TEME2030+) Neuartige Technologiekonzepte zur effektiven Reduzierung der Treibhausgasemissionen von gasbasierten Marinegroßmotoren
  • Mehrfacheinspritzstrategien zur Optimierung von Gemischbildung und Verbrennung bei Großdieselmotoren zur Darstellung niedrigster CO2- und Schadstoffemissionen unter Einsatz maritimer Brennstoffe
  • Untersuchung des Kaltstartverhaltens von Abgasnachbehandlungssystemen für methanbetriebene Gasmotoren

Dieses Projekt wird/wurde kofinanziert von der Europäischen Union aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung. Operationelles Programm Mecklenburg-Vorpommern 2014-2020  „Investitionen in Wachstum und Beschäftigung“          

3D-Laserscanning Mikroskop

Mit Unterstützung des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) konnte am Lehrstuhl für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren am 28.8.2015 ein neues Laserscanning Mikroskop in Betrieb genommen werden.

Das 3D-Laser-Scanning-Mikroskop ist ein Lichtmikroskop, bei dem ein fokussierter Laserstrahl ein Präparat abrastert. Dadurch ist es in der Lage berührungslos Profil-, Rauheits- und Schichtdickenmessungen im Mikrometer-Bereich auf fast jedem Material durchzuführen.

Stärken das Messsystems sind:

  • Präzise Messungen dank Laserscanning
  • 3D-Messungen in Farbe
  • Rauheitsmessungen im Nanometerbereich
  • Tiefenscharfe Farbbilder

Dieses Gerätesystem verfügt über eine violetten Laser (λ = 408 nm, Laser-Klasse II) und ermöglicht Messungen mit einer Höhenauflösung in z-Richtung von bis zu 0,5 nm.

Keyence VK-X200

  • Optisches System: Konfokale Lochblende
  • Gesamtvergrößerung: bis zu 28.800 x (Vollbild auf 23 Zoll-Monitur)
  • Erfassbares Bildfeld: 11 - 5400 µm
  • Lasermessgeschwindigkeit: 4- 7900 Hz

Titrationssystem

Viele aktuelle Projekte bzw. Fragestellungen aus der Forschung im Bereich Regenerative Kraftstoffe und deren Wechselwirkung mit dem Motorenschmieröl, wie z. B. Bauteilkorrosion im Ölkreislauf, Test neuer Schmierölkomponenten, Wirksamkeitstests neuer biobasierter Additive, Ursachenklärung/Schadensbeurteilung von Bauteilen im Rahmen von Prüfstandsläufen an unserem Lehrstuhl stützen sich auf exakte Wasserbestimmung in Schmierölen mittels Titration nach Karl-Fischer. Wasser in Schmierstoffen beeinträchtigt die Schmierfilmbildung und ist eine Ursache für Korrosion von Maschinen und Anlagen. Um solche Phänomene untersuchen zu können, ist es erforderlich den Wassergehalt im Schmieröl genau bestimmen zu können. Da Motorenöle praktisch immer Additive enthalten, die mit den Karl-Fischer-Reagenzien Nebenreaktionen eingehen und einen zu hohen Wassergehalt vortäuschen, muss die Methode der indirekten Wasserbestimmung nach Karl-Fischer angewendet werden. Hierbei wird das Wasser zunächst thermisch aus der Probe ausgetrieben, mit einem Gasstrom in die Messzelle überführt und anschließend coulometrisch bestimmt. Auch für die Wasserbestimmung in Rückstandsölen für die Seeschifffahrt ist diese Methode sinnvoll, da diese ebenfalls störende Substanzen wie Schwefelwasserstoff und Mercaptanschwefel enthalten.

Durch die Beschaffung des Titrationssystems für die indirekte Wasserbestimmung nach Karl-Fischer wurden die Kompetenzen des LKV um folgende Bereiche erweitert bzw. gestärkt:

-           Bewertung von Motorenölen im Prüfstandsbetrieb/ Feldversuch bzw. Praxistest (Oilmonitoring)

-           Motoren-/Brennverfahrensentwicklung, Schmierstoffforschung

-           Mechanismen der Ölalterung durch neue Ottokraftstoffe (Alkohol-Blends)

-           Bauteilkorrosion durch Wassereintrag ins Schmieröl

-           Entwicklung neuer nachhaltiger Kraftstoffe für die Seeschifffahrt (Wasserbestimmung in Rückstandskraftstoffen und deren Blends)

 

Das Titrationssystem wurde gefördert durch das Land Mecklenburg-Vorpommern aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), Förderperiode 2018-2019.

Elektrodampferzeuger

Mit Unterstützung des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) konnte am Lehrstuhl für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren am 29.3.2018 ein neuer Elektrodampferzeuger in Betrieb genommen werden.

Zur Vorwärmung von alternativen Kraftstoffen für Versuche in Großmotoren kommt der Elektrodampferzeuger zum Einsatz. Der Lehrstuhl LKV nutzt den Elektrodampferzeuger, um umfassende Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Großmotoren, insbesondere für die Schifffahrt, durchführen zu können die den Einsatz hochviskose Brennstoffe umfasst.

Folgende technische Kenndaten hat der Dampferzeuger:

Beheizung: elektrisch
Dampfleistung: 97 kg/h
Wärmeleistung: 72 kW
Betriebsdruck: 6 bar

 

Dieses Gerätesystem wird für folgende Projekte genutzt:

  • Modellierung von Emission und Brennstoffverbrauch beim Manövrieren von Schiffen, MEmBran„
  • ηup – etaup - Steigerung des Gesamtnutzungsgrades und Reduzierung der Reibverluste am mittelschnelllaufenden Schiffsmotor
  • Mehrfacheinspritzstrategien zur Optimierung von Gemischbildung und Verbrennung bei Großdieselmotoren zur Darstellung niedrigster CO2- und Schadstoffemissionen unter Einsatz maritimer Brennstoffe
  • Messung von Partikel und Ruß im Rahmen des UBA-Projektes „Analyse und Weiterentwicklung von Klimaschutzmaßnahmen im Seeverkehr unter Berücksichtigung der aktuellen Entwicklungen auf internationaler und europäischer Ebene"