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Die Möglichkeit, die Größe von Rußpartikeln vorherzusagen

Reaction Design, Entwicklung von Verbrennungssimulations-Software, gab die Ergänzung von FORTÉ – CFD-Paket (Computational Fluid Dynamics, auf Deutsch: numerische Strömungsmechanik) für die realistische 3D-Modellierung von Brennstoffeffekten in Verbrennungsmotoren – bekannt . FORTÉ wird die Möglichkeit bieten, sowohl die Verteilung der Rußpartikelgröße als auch die Emissionen von Feinstaub genau zu simulieren.

Das Zustandekommen der neuen Technologie in FORTÉ wurde durch das Model Fuels Consortium (MFC) angeregt. Das im Jahre 2005 von Reaction Design gegründete MFC ist ein hoch angesehenes, industriegeführtes Projekt zur Entwicklung von Fahrzeugen mit einer saubereren Verbrennung und einer höheren Kilometerleistung.

Die Arbeit des MFC konzentriert sich auf die Bereitstellung von Software-Modellen und Tools, mit deren Hilfe Motorentwickler die Auswirkungen von Kraftstoffen auf Effizienz und Emissionen besser bestimmen können.

"Rußbildung tritt immer dann auf, wenn Kraftstoffe nicht vollständig verbrennen.

Und neueste Studien zeigen, dass Ruß mit einer Partikelgröße von weniger als 100 Nanometer besonders gesundheitsschädlich sein kann," erläutert Ellen Meeks, Vice President Produktentwicklung von Reaction Design. “Im letzten Jahrzehnt befassten sich die Motorabgas-Vorschriften hauptsächlich mit einer Einschränkung des Ausstoßes von Ruß (sowie von NOx). Künftige Feinstaub- (PM, Particulate Matter-) Verordnungen, zum Beispiel der Standard Euro 6 der Europäischen Union und die vom kalifornischen Air Resources Board vorgeschlagenen Luftqualitäts-Standards, benötigen über Grenzwerte für die Gesamtemissionen hinaus auch Vorschriften über beschränkte Größe und Anzahl der Rußpartikel. Derartige Anforderungen stellen für Motorentwickler besondere Herausforderungen dar."

Anfang dieses Jahres stellte das japanische Umweltministerium die Ergebnisse einer Untersuchung des Mikro-Feinstaubs mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 Mikrometer (PM2.5) aus dem Jahre 2010 vor. Von diesen Partikeln weiß man, dass sie Probleme der Atemwege verursachen, die in ihren Ausprägungen von Asthma bis zum Lungenkrebs reichen.

Die Studie weist nach, dass an den meisten Messstellen, besonders an nahe von Hauptstraßen gelegenen, die durchschnittlichen PM2.5-Pegel den derzeitigen Standard von weniger als 15 Mikrogramm/Kubikmeter überschritten.

“Das MFC und Reaction Design arbeiteten proaktiv an der Entwicklung von Lösungsmethoden für die Ruß-Modellierung, die zur Senkung dieser schädlichen Emissionen beitragen können. Wir erwarten nämlich, dass weitere Vorschriften mit zunehmend strengen Grenzwerten hinsichtlich Partikelgröße und Partikelzahl folgen werden," sagte Bernie Rosenthal, Chief Executive Officer von Reaction Design.

“Die Möglichkeit, die Größe von Rußpartikeln vorherzusagen und ihre Ausbreitung von der Entstehung über die Agglomeration bis zu ihrer Verminderung in einem Motor zu verfolgen, bedeutet einen wesentlichen Vorteil für Motorentwickler, die damit nicht nur Luftqualitätsvorschriften besser einhalten, sondern auch Zeit in ihrem Design-Zyklus einsparen können."

Beim Einsatz in Verbindung mit einem genauen Rußchemie-Mechanismus, wie er beispielsweise vom MFC entwickelt wurde, bietet das FORTÉ Ruß-Modell Motorentwicklern eine Physik-basierende Methode zur Vorhersage von Trends der Rußgröße und der Massenemissionen mit bislang unerreichter Genauigkeit. (Volvo nutzt Autodesk Software für Luxusklasse-Studie „Concept You“)