Massenspektrometrisches Verfahren zur Charakterisierung der Ölverdampfung im Brennraum von Ottomotoren von Krause,  Sven

Massenspektrometrisches Verfahren zur Charakterisierung der Ölverdampfung im Brennraum von Ottomotoren

Die Emission von Kohlenwasserstoffen aus KFZ-Motoren ist dank der Optimierung des Verbrennungsprozesses so gering, dass jetzt der Ölemission eine größere Bedeutung zukommt. Das Schmieröl wird von den Kolbenringen als dünner Film auf die Zylinderwand aufgetragen. Die hochdynamischen Druck- und Temperaturänderungen im Zylinder bewirken, dass ein Teil des Öls verdampft und zusammen mit dem Abgas den Motor verlässt. Die Charakterisierung dieses Prozesses erfordert ein zeitlich hoch aufgelöstes Messverfahren, bei dem zwischen Öl und Kraftstoff unterschieden werden kann. Ausgehend von einem schnellen massenspektrometrischen System zur Bestimmung des Schmieröls im Abgas wird hier die Messung der Ölkonzentration direkt im Brennraum durchgeführt. Damit können zum einen der Öldampf im Brennraum sowie zum anderen die Reaktionspartner und -produkte der Verbrennung im gesamten Kennfeld eines Ottomotors gemessen werden. Zur Validierung des neuen Messverfahrens werden die Ergebnisse der Ölemission im Abgaskrümmer mit den integralen Ergebnissen der Brennraummessung verglichen, wobei sich ähnliche Abhängigkeiten von Drehzahl, Drehmoment und Kühlwassertemperatur ergeben. Mit dem neuen Messsystem lassen sich die Entstehungsmechanismen der Ölemission genauer beobachten. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen zum einen zur Steigerung der Vorhersagegenauigkeit in die Programmierung von Simulationssoftware ein, zum anderen werden sie zur gezielten Entwicklung von Motoren und Schmierölen und damit zur Minimierung der Ölemission genutzt.

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