Einfluss motorischer Randbedingungen auf die Spraycharakteristik bei direkteinspritzenden Ottoverfahren
Martin Krämer
Für die Einhaltung der sich immer weiter verschärfenden Gesetzesgrundlagen werden moderne Konzepte direkteinspritzender Ottomotoren vorwiegend global stöchiometrisch betrieben. Die Kontrolle und gezielte Auslegung des Kraftstoffsprays stellt einen Schlüsselfaktor für die Reduktion von Partikel- und HC-Emissionen dar. Eine fundamentale Kenntnis der physikalischen Sprayausbreitungsmechanismen ist hierfür jedoch unerlässlich. Gerade in unteratmosphärischen Randbedingungen sind die ablaufenden Sprayprozesse nicht hinreichend genau verstanden, dies gilt insbesondere für überhitzte Einspritzvorgänge (Flashboiling). In Abhängigkeit des Kennfeldbereiches kann die Gemischhomogenisierung hierbei durch unerwünschte Targetingänderungen des Strahlbildes begrenzt werden.
Gegenstand dieser Arbeit ist es, das Ausbreitungsverhalten von Kraftstoffsprays kennfeldübergreifend zu charakterisieren. Durch den Einsatz von invasiven und nicht-invasiven Messtechniken werden die an hochaufgeladenen Ottomotoren auftretenden Zustandsbedingungen analysiert und auf stationäre Einspritzkammern übertragen. Mittels optischer Messtechniken werden ablaufende Sprayprozesse von Benzinsprays untersucht und in Form von phänomenologischen Sprayausbreitungsmodellen diskutiert. Basierend auf diesen Modellvorstellungen wird erstmals eine gesamtheitliche Beschreibung Flashboiling bedingter Targetingänderungen ausgearbeitet. Die entwickelten Erklärungsmodelle werden durch einen Abgleich von Kammerversuchsreihen und motorischen Untersuchungen validiert.
Der Erkenntnisfortschritt dieser Arbeit hilft bei der Interpretation von Sprayprozessen sowie Motorergebnissen und erlaubt es, das Ausbreitungsverhalten von Benzinsprays in überhitzten und nicht überhitzten Bedingungen positiv zu beeinflussen.
