Universiẗat, Diss., 2007--Stuttgart.

Universiẗat, Diss., 2004--Stuttgart.

Universiẗat, Diss., 2006--Karlsruhe.

Universiẗat, Diss., 2002--Stuttgart.

Universiẗat, Diss., 2001--Heidelberg.

Um den CO2-Ausstoß von Kraftfahrzeugen zu reduzieren, ist die Beimischung von biogenen Kraftstoffen zum fossilen Ottokraftstoff interessant. Der Einsatz dieser führt zum veränderten Rußpartikelausstoß, welcher aufgrund der zunehmend verschärften gesetzlichen Regulierungen im Automobilsektor hinsichtlich Partikelmasse und -anzahl begrenzt ist. In der Arbeit werden Flammenstruktur und Rußbildungsprozess bei der Anwendung flüssiger Brennstoffe mit biogenem Anteil in laminaren, vorgemischten Modellflammen charakterisiert. Durch die Verwendung verschiedenster Messtechniken werden experimentelle Referenzdaten ohne den Einfluss von komplexen Wechselwirkungen, hervorgerufen durch den motorischen Betrieb, erhoben. Anhand der gemessenen Partikelgrößenverteilungen wird der chemisch hemmende Einfluss der biogenen Komponenten Ethanol und Butanol auf die Rußbildung gezeigt. Diese wird verlangsamt, sodass die Partikeldurchmesser abnehmen und die Rußmenge deutlich minimiert wird, wobei bzgl. der Gesamtpartikelanzahl kein eindeutiger Einfluss erkennbar ist.

Die Rußbildung in der Pyrolyse von n-Hexan, Benzol und Kohlenwasserstoffen im Stoßrohr wird mit hoher Zeitauflösung absorptionsspektroskopisch beobachtet und Gasproben durch ein besonders schnelles Ventil gesammelt. Vom Beginn der Pyrolyse bis zum Einsetzen der Rußbildung wurde stets eine Induktionszeit beobachtet, deren Dauer von der Temperatur, der Kohlenstoffkonzentration und der Struktur des pyrolysierten Kohlenwasserstoffs abhängt. Dieser Zusammenhang wird mit einem Arrhenius-Ansatz beschrieben. Der Vorfaktor A ist für Aromaten eine Größenordnung kleiner als für Alkane. Die scheinbare Aktivierungsenergie beträgt (220 ± 10) kJ/mol. Das Rußmassenwachstum, das der Induktionsperiode folgt, wird mit einem Gesetz erster Ordnung beschrieben. Durch Normierung der Geschwindigkeitskonstanten auf die Kohlenstoffdichte zeigt, daß das Rußmassenwachstum in Pyrolysen und in vorgemischten Ethylenflammen vergleichbar schnell abläuft. Die Rußausbeute der Aromaten und Acetylen hat bei bei 1800 K ein Maximum. Für Ethylen und Alkane liegt diese charakteristische Temperatur um rund 100 K höher. Neben Ruß und Wasserstoff sind Acetylen gefolgt von Methan und Ethylen die wichtigsten Hauptprodukte. Die polycyclischen Aromaten tragen keine Seitengruppe und enthalten maximal einen Fünfring. Der Rußpartikeldurchmesser ist im Bereich von 30 nm. Der Einfluß von Eisenpentacarbonyl auf die Rußbildung ist gering.