Einfluss von innovativen Düsenlochkonzepten auf die Injektorinnenströmung und die Gemischbildung im Dieselmotor

In dieser Arbeit werden innovative Düsenlochkonfigurationen untersucht, bei der verschiedene Spritzlochdurchmesser auf einem Lochkreis angeordnet sind. Die Düsen weisen 6 große und 6 kleine Spritzlöcher auf. Ziel der innovativen Konfigurationen ist es, die Lufterfassung im Brennraum zu steigern. Der Fokus der Arbeit ist auf die numerische Berechnung und Analyse der Düseninnenströmung und der Gemischbildung im Brennraum der verschiedenen Düsenkonfigurationen gerichtet. Zur Validierung der Modelle werden experimentelle Untersuchungen der Sprayausbreitung und der Strahl/Wandinteraktion in einer Hochdruckkammer durchgeführt. Es zeigt sich, dass die Düseninnenströmung maßgeblich von transienten Effekten innerhalb des Sackloches abhängt. Dieser Effekt wird maßgeblich durch den Spritzlochdurchmesser beeinflusst und weniger durch die Lochanzahl. Eine Vergrößerung des Berechnungsgebietes auf ein 180° Modell zeigt deutliche Unterschiede des Strömungsverhaltens innerhalb der Spritzlöcher im gleichen Modell. Die Gemischbildung der innovativen Konfigurationen ist vorteilhaft gegenüber einer Steigerung der Spritzlochanzahl mit konstantem Durchmesser. Die Ladungsbewegung wird gefördert und der hohe Impuls des einen größeren Spritzloches begünstigt eine Rückströmung und die Verteilung des Kraftstoffes in der Brennraummitte. Allerdings zeigt sich bei längeren Ansteuerzeiten und höheren Einspritzdrücken, dass es Überschneidungen der großen und kleinen Spritzlöcher gibt. Diese führen zur Bildung von fettem Gemisch. Mit der Referenzdüse treten diese Bereiche nicht auf, wodurch die kraftstoffreichen Zonen schneller abgebaut werden können. Dennoch kann nachgewiesen werden, dass zu Beginn der Einspritzung bzw. beim Einsatz geringer Kraftstoffmengen ein Konzept mit alternierenden Spritzlochdurchmessern vorteilhaft gegenüber der Referenzdüse sein kann.