Extreme Hochdruckeinspritzung alternativer Kraftstoffe - COMO A1 Motorische Untersuchungen

Im Verlauf dieses Projektes soll der Einfluss eines extrem hohen Einspritzdruckes in Kombination mit alternativen Kraftstoffen auf die Gemischbildung, Verbrennung und Emissionsbildung untersucht werden. Durch die Erhöhung des Einspritzdruckes wird eine bessere Zerstäubung und damit verbunden eine Verringerung der Partikelemissionen sowie des spezifischen Kraftstoffverbrauchs erwartet. Die Höchstdruckeinspritzung bis zu 3000 bar soll dabei erstmals unter Verwendung von alternativen Kraftstoffen (Rapsmethylester, Gas-to-Liquid, hydriertes Pflanzenöl) eingesetzt werden um weitere Emissions- und Verbrauchspotenziale herauszuarbeiten.
In einem ersten Schritt wurden dazu der Einspritzverlauf und die -menge alternativer Kraftstoffe mit Hilfe eines Einspritzverlaufsindikators (siehe linke Abbildung) untersucht. In der Einspritzkammer (siehe mittlere Abbildung), verbunden mit der dazugehörigen optischen Messtechnik, konnte im Anschluss daran die makroskopische und mikroskopische Spraycharakteristik bei der Einspritzung alternativer Kraftstoffe unter sehr hohem Druck erfasst und bewertet werden. Dabei wurden der Topfendurchmesser und die -geschwindigkeit bis zu einem Einspritzdruck von 3000 bar für alternative Dieselkraftstoffe untersucht. Eine weitere Aufgabe besteht im Auffinden notwendiger Zusammenhänge zur Anpassung der Spritzlochgeometrie der Einspritzdüse an das hohe Druckniveau in Verbindung mit dem jeweiligen Kraftstoff. Hierbei konnte mit Hilfe der CFD-Simulation das Strömungsverhalten des Kraftstoffes in einer modellierten Düse bei extrem hohen Einspritzdrücken abgebildet und untersucht werden.
An einem Einzylindermotor (Basis 4-Zylinder CR-Motor, siehe rechte Abbildung) konnte schließlich das Potenzial der Höchstdruckeinspritzung in Kombination mit alternativen Dieselkraftstoffen zur Emissions- und Verbrauchsreduzierung an unterschiedlichen Betriebspunkten aufgezeigt werden.