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DGMK-Projekt Kraftstoffe

Untersuchung und Bewertung des Gehaltes polarer Spezies in Dieselkraftstoffen im Hinblick auf ihre Neigung zu Ablagerungsbildung

Laufzeit
2017 bis 2020
Forschungsstelle
Universität Rostock
Lehrstuhl für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren
Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik,
Dr. Ulrike Schümann
IGF Vorhaben
19871 BR
Anlass und Ziel

Viele Leistungsmerkmale von Kraftstoffen wie die Schmierfähigkeit, die Verträglichkeit mit Dichtungsmaterialien/Quellvermögen von Dichtungen, die Lagerstabilität, die thermische Stabilität und die Neigung zur Ablagerungsbildung auf Einspritzkomponenten werden zu einem großen Teil durch Spurengehalte an polaren Spezies (Oxigenate/Stickstoffkomponenten) bestimmt. Da der polare Anteil nur einen kleinen Teil der Kraftstoffmatrix umfasst, ist es schwierig diese Komponenten direkt mittels GC-MS zu bestimmen, ohne vorher die Kraftstoffmatrix aus unpolaren Komponenten (Alkane, Naphthene, Aromaten) zu entfernen. Dies kann z. B. durch eine Kombination aus Flüssig-Flüssig-Extraktion mit Methanol, gefolgt von einem Isolationsschritt mit Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie erfolgen. Die Identifikation einzelner Komponenten kann anschließend mittels GC-MS erfolgen. Inwieweit diese Vorgehensweise auch für DK-FAME-Blends anwendbar ist, muss geprüft werden. Aus dem FVV-Vorhaben „Kraftstoffveränderungen II“ liegen umfangreiche Untersuchungen zur Ablagerungsneigung aus Laborversuchen mit unterschiedlichen Dieselkraftstoffen vor, die durch Komponententests am Einspritzprüfstand untermauert werden.

Kurzbeschreibung

Die bereits hinsichtlich ihrer Ablagerungsneigung gut charakterisierten Dieselkraftstoffe aus dem FVV-Vorhaben „Kraftstoffveränderungen II“ sollen auf den Gehalt an polaren Komponenten untersucht werden. Dabei werden auch chemische Veränderungen der polaren Komponenten in diesen Dieselkraftstoffen durch thermischen Stress sowohl in Proben aus vorhandenen bzw. neuen Alterungstests (z.B. JFTOT) als auch in Leckagekraftstoffproben vom Einspritzprüfstand analysiert und ggf. besonders reaktive Verbindungen mit hoher Ablagerungsneigung identifiziert.

Auf der Basis dieser Ergebnisse soll geprüft werden, ob sich der Gehalt an polaren Komponenten mit der bereits ermittelten Ablagerungsneigung auf Einspritzkomponenten korrelieren lässt. Eventuell lässt sich daraus ein Parameter „Gehalt an polaren Komponenten“ ableiten, mit dem die Neigung zur Bildung interner Ablagerungen in Injektoren bewertet werden kann.

Bearbeitungsstand

Im Rahmen des Projektes konnte erfolgreich eine Methode entwickelt werden, um polare Komponenten aus Dieselkraftstoffen abzutrennen. So sind neben aliphatischen Alkoholen, Aldehyden und Ketonen auch aromatische Verbindungen wie Phenole, Benzaldehyde sowie Benzofurane identifiziert worden. Darüber hinaus sind auch bizyklische Verbindungen wie Indenol-, Indenon-, Indanol- und Indanonderivate sowie Naphthol- und Tetralonderivate nachgewiesen worden. Es zeigte sich zudem, dass ein Biodieselanteil von 7 % die etablierte Analytik nach jetzigem Stand des Wissens keine Auswirkung auf die Identifizierung der polaren Komponenten hat.

Universität Rostock Lehrstuhl für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren

Projektstatus

Das Vorhaben läuft planmäßig.

Vorsitz Projektbegleitung

Dr. Martin Müller

Obmann

ERC Additiv GmbH
Buchholz

Projekt­koordination

Jan Ludzay

Leiter der Abteilung Verarbeitung und Anwendung

Nadine Ludzay

Koordination

Förderung

IGF – Industrielle Gemeinschaftsförderung

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie