Untersuchung der Gemischbildung und Verbrennung bei Wasserstoffmotoren mit Hilfe optischer Meßtechniken

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung und Applikation der planaren laserinduzierten Tra-cer-Fluoreszenz-Technik zur qualitativen und quantitativen zweidimensionalen Untersuchung der Ein-blase- und Gemischbildungsprozesse bei einem Wasserstoffmotor und weiterhin den kombinativen, simultanen Einsatz von laserinduzierter Tracer-Fluoreszenz und Flammeneigenleuchten zur Untersu-chung der Zusammenhänge zwischen Gemischbildung und Verbrennung und zur Gewinnung vertief-ter Einblicke in die Wirkkette der wasserstoffmotorischen Verbrennung. Das Konzept zur Quantifizie-rung der LIF-Rohdaten wird erläutert und das Verfahren durch eine direkte Messung des Kraft-stoff/Luft-Verhältnisses mit Hilfe der linearen Raman-Streuung verifiziert. Für den Einsatz am Motor mit äußerer und innerer Gemischbildung war es erforderlich, Gasversorgungssysteme zu entwickeln und aufzubauen, die die homogene Mischung von Gas und Tracer sicherstellen und die Gaseinblase-ventile mit dem gewünschten Gasdruck und dem entsprechenden Volumenstrom versorgen können. Das in dieser Arbeit beschriebene LIF-Meßverfahren ist am Wasserstoffmotor erfolgreich eingesetzt worden. Beispielhaft wurde der Einfluß verschiedener Parameter (z. B. Einblasezeitpunkt und –druck) auf den Gemischbildungsprozeß untersucht. Durch die simultane, zyklusaufgelöste Gemischbildungs- und Verbrennungsuntersuchung konnte ein Zusammenhang zwischen der Gemischverteilung, d. h. dem lokalen Kraftstoff/Luft-Verhältnis zum Zündzeitpunkt, und der Verbrennung, gekennzeichnet durch Zylinderdruckverlauf und Flammenausbreitung, aufgezeigt werden.