Einfluss von Kraftstoff und Abgasrückführung auf Gemischbildung und Verbrennung von dieselmotorischen Sprays
Sebastian Rieß
Die Arbeit beschreibt die Gemischbildung von Sprays unter dieselmotorischen Umgebungsbedingungen basierend auf Untersuchungen von Kraftstoffen mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften (Diesel, RME, GTL-Diesel, Ethanol). Hierbei wird die Gesamtimpulserhaltung bei Einspritzung und Air-Entrainment als zentraler Mechanismus betrachtet. Darüber hinaus analysiert die Arbeit verschiedene Einflüsse (Kraftstoff, Abgasrückführung) auf Zündung und Verbrennung bei Sprays in motorrelevanter Atmosphäre. Die experimentellen Untersuchungen werden in einer Hochdruck-/Hochtemperatur-Einspritzkammer durchgeführt, welche die Bereitstellung dieselmotorrelevanter Bedingungen (Umgebungsdruck und -temperatur, Einspritzdruck, Kraftstofftemperatur) bei hoher optischer Zugänglichkeit ermöglicht. Es werden Untersuchungen mit Mie-Streulicht-Technik, Schlieren-Fotographie, Raman-Spektroskopie und Flammensignaldetektion durchgeführt. Aus Messungen zur Gemischbildung ergibt sich, dass Kraftstoffsprays unter dieselmotorischen Bedingungen kurz nach Düsenaustritt einen so hohen Anteil an Umgebungsgas enthalten, dass sie von diesem dominiert werden und näherungsweise als vom verwendeten Kraftstoff unabhängige Gas-Jets zu betrachten sind. Diese Erkenntnis zeigt aus Perspektive der Gemischbildung einen Freiheitsgrad hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften bei der Kraftstoffauswahl. Die Verbrennungsanalyse in der Einspritzkammer identifiziert systematische Einflussfaktoren auf Zündverzug, Vormischverbrennung und Wärmefreisetzungsrate. Vor dem Hintergrund der Freiheit bezüglich der physikalischen Eigenschaften kann eine Fokussierung auf die chemischen Eigenschaften als Zielgröße bei der Kraftstoffauswahl erfolgen, da über sie der Verbrennungsverlauf systematisch gestaltet werden kann.
