Sprühstrahl/Wand Interaktionen unter motorähnlichen Bedingungen
Grundlagen
In Verbrennungsmotoren führt die Kraftstoffeinspritzung auch zu Sprühstrahl/Wand Interaktionen auf dem Kolbenboden wie auch den Zylinderwandungen. Der direkte Kontakt des Kraftstoffs mit heißen Wand- bzw der Kolbenoberflächen führt zur Rußbildung und erhöhter unverbrannter Kohlenwasserstoffe. Unter Betrachtung aktueller wie auch zukünftiger Emissionsstandards und das damit verbundene Bestreben Abgasemissionen und Kraftstoffverbrauch zu reduzieren, ist es notwendig die reaktive Strahl/Wand Interaktion im Detail und die daraus resultierenden Einflüsse auf die Rußbildungsprozesse besser zu verstehen. Die Mischungsbildung nahe der Oberflächen wird maßgeblich durch den Einspritzprozess und der Kraftstoffausbreitung an der Wand beeinflusst. Daraus ergibt sich eine direkte Beeinflussung auf das Verbrennungsverhalten. Der Umfang der experimentellen Untersuchungen umfasst dabei die Charakterisierung der Rußbildung nahe der Wand und die Oxidation unter motorähnlichen Bedingungen. Für die experimentelle Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Kraftstoffstrahl und Wand wurde ein Plattenhalter entwickelt, welcher in der am ITV vorhandenen Hochdruckeinspritzkammer eingesetzt wird. Die Halterung erlaubt die Untersuchung verschiedener Aufprallwinkel und ermöglicht die Temperaturanalyse mittels einer Temperaturkontrolleinheit.
Bestimmung der eingespritzten Kraftstoffmengen
Mithilfe eines Einspritzratenmessgeräts, IAV Cross-Injection Analyzer, können die Einspritzmengen und -raten der zu untersuchenden Kraftstoffe präzise bestimmt werden.
Charakteristiken der Einspritzverbrennung und Mischungsbildung
Bestimmung der wesentlichen Dimensionen des Kraftstoffstrahls, wie Eindringtiefe und Kegelwinkel:
zeitlich aufgelöste Bestimmung von Eindringtiefe und -winkel der flüssigen Phase mittels 2D-Mie-Streulichtmessungen
zeitlich aufgelöste Bestimmung von Eindringtiefe und -winkel der gasförmigen Phase mittels 2D-Schlieren- & Schattenmessungen ("Shadowgraphy")
Bestimmung von Einspritzverbrennungscharakteristika:
zeitlich aufgelöste Bestimmung der Flammenabhebehöhe ("lift-off length") und OH*-Intensität mittels OH*-Chemilumineszenz Zündverzögerungsmessung
lokale Bestimmung von Ruß-Volumenanteil (fv) und zeitlicher Ruß-Massen Verteilung Mittels DBI Durchlicht-Beleuchtung (Light Extinction Technique)
Diesel-Aufprallstrahl
Ausblick
Zukünftige Untersuchungen werden sich insbesondere mit dem Einfluss von Strahl-Wand-Interaktionen für Oxy-Fuels und Oxy-Fuel-Mischverbrennungen befassen.