Wandnahe Dieselverbren­nung (II) / Vorhaben Nr. 797 und 858

Projektname

Wandnahe Dieselverbrennung (II) / Vorhaben Nr. 797 und 858

Projektlaufzeit

01.07.2002 - 31.12.2005

Kurzbeschreibung

Im Forschungsvorhaben wurde der Einfluss der Brennraumwand auf Sprayausbreitung, Gemischbildung, Verbrennung und Schadstoffbildung bei einem DI-Dieselmotor untersucht.
Die vorgestellte Arbeit beschreibt den Einsatz einer Kombination aus nicht invasiven, zeitlich und räumlich hochauflösenden, optischen Messtechniken zusammen mit konventionellen Messverfahren, wodurch eine umfassende Charakterisierung des Verbrennungsprozesses in einem Dieselmotor möglich wird. Mehrere optische Messtechniken wurden gleichzeitig an einem Transparentmotor eingesetzt, um ein Maximum an Information aus einem Arbeitszyklus zu erhalten. Zu diesen simultan eingesetzten Messtechniken zählen die Detektion des spektral aufgelösten Flammeneigenleuchtens zur Verbrennungscharakterisierung, die Mie-Streulichttechnik zur Erfassung der Flüssigphasenverteilung, die laserinduzierte Fluoreszenz zur Detektion der Dampfausbreitung in der Lichtschnittebene und die laserinduzierte Glühtechnik zur Erfassung der zweidimensionalen Rußverteilung im Brennraum. Zusätzlich wurde mit Hilfe einer optisch zugänglichen, heißen Hochdruckkammer das Verdampfungsverhalten des eingespritzten Kraftstoffes unter motornahen Randbedingungen untersucht. Zur Erweiterung und Bestätigung der Ergebnisse wurde parallel die Mehrfarbenspektroskopie zur Bestimmung der Flammentemperatur an einem hinsichtlich Brennraumgeometrie, Zylinderkopf und Einspritzsystem mit dem Transparentmotor identischen Realmotor angewandt. Der Motor wurde so modifiziert, dass Messungen des Auftreffens von flüssigem Kraftstoff auf der Muldenwand möglich waren. Neben den genannten Messtechniken wurden eine konventionelle Indizierung der Motoren sowie Verbrauchsmessungen und Abgasanalysen durchgeführt.
Der Schwerpunkt des Projektes lag auf der Vertiefung der Kenntnisse zur wandnahen Verbrennung in kleinvolumigen DI-Dieselmotoren. Zu diesem Zweck wurden diverse Motorparameter wie die Einspritzmenge, der Vordruck und die Zusammensetzung der Ansaugluft, der Raildruck, das Einspritztiming und die Spritzlochgeometrie der Einspritzdüsen variiert, um deren Einfluss auf die Verbrennung zu charakterisieren. Darüber hinaus wurden noch Untersuchungen zur teilhomogenen Betriebsweise und eine Kraftstoffvariation durchgeführt. Die Messergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Brennraumwand für Gemischbildung, Verbrennung und insbesondere Rußbildung. Ausgehend von den kurbelwinkelaufgelösten Messdaten wurde ein Modell entwickelt, um die umfangreichen Daten in einer kompakten, überschaubaren Form zu präsentieren. Es umfasst die Vorgänge innerhalb der Brennraummulde, beginnend mit der Einspritzung über Verdampfung, Gemischbildung, Zündung, Verbrennung bis hin zur Rußbildung und -oxidation. Um die Übersichtlichkeit der schematischen Darstellungen zu erhöhen wurden lediglich die zum Referenzverhalten auftretenden signifikanten Unterschiede in die vergleichenden Modelle aufgenommen.

Kooperationspartner

• Lehrstuhl für Technische Thermodynamikder Universität Erlangen (Deutschland)

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