Experimentelle Untersuchungen der innermotorischen Gemischbildung bei variabler Einspritzung

Diese Arbeit untersucht den Einfluss unterschiedlicher Einspritz- und Umgebungsparameter auf den Einspritzstrahl und die innermotorische Gemischbildung für die Benzin-Direkteinspritzung (BDE) bei Einsatz einer nach außen öffnenden Düse. Die Ergebnisse sollen den Ausgangspunkt bilden für eine mögliche Steuerung der innermotorischen Gemischbildung über die variable Einspritzung mit dem langfristigen Ziel, Verbrennungsinstabilitäten neuer Brennverfahren über eine variable motorische Einspritzung regeln zu können. Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen mit optischen Messtechniken werden der Einspritzdruck, die Ansteuerdauer und der Einspritzzeitpunkt – durch entsprechende Wahl der Umgebungsbedingungen in einer Druckkammer- variiert. Für die Doppeleinspritzung dient als weitere Stellgröße der zeitliche Abstand zwischen den Einspritzungen. Die Analyse der Stellgrößeneinflüsse findet für einen BDE-Hohlkegelstrahl unter stationären Bedingungen im atmosphärischen Versuchsstand und in der Druckkammer statt. Zur Charakterisierung des Einspritzstrahles werden Strahlstruktur und –geometrie sowie Strahlausbreitungsgeschwindigkeit, Tropfendurchmesser und deren Geschwindigkeiten betrachtet. Hierfür finden verschieden Visualisierungs-, Laser Correlation Velocimetry (LCV)- und Phasen Doppler Anemometrie (PDA)-Messungen Verwendung. Die Auswertung der Stellgrößeneinflüsse auf den Strahl und das Gemisch zeigen die Dominanz des Einspritz- und des Umgebungsdruckes. Dennoch ist es möglich, Details des Strahlbildes durch den Einsatz weiterer Stellmöglichkeiten zu verändern. Aus den Untersuchungen der Doppeleinspritzung kann abgeleitet werden, mit welchem zeitlichen Abstand die zweite Einspritzung ausgelöst werden muss, damit das Gemisch der ersten Einspritzung entsprechend zu beeinflussen ist. Die dargestellten Ergebnisse bilden eine Grundlage, künftig, durch eine entsprechende Kombination der Stellgrößen, einzelne Gemischeigenschaften bei Verwendung der untersuchten nach außen öffnenden BDE-Düse gezielt zu verändern.