Untersuchung des instationären Strahlaustrittsverhaltens und der Benetzungsdynamik eines Einzelstrahls bei der Benzindirekteinspritzung

Die für 2014 geplante neue Abgasvorschrift Euro 6 der Europäischen Union sieht vor, für direkteinspritzende Ottomotoren neben der Partikelmasse auch die Partikelanzahlemission (PN) zu limitieren. Der diskutierte Grenzwert für die PN-Emission von 6 x 1011 [Partikel/km] stellt im Vergleich zur Partikelmasse eine deutlich höher Anforderung an die Motoren dar. Es ist damit erforderlich, die PN-Emission um ca. eine Größenordnung zu senken. Dies erfordert eine detaillierte Analyse der Quellen der Partikelentstehung im Brennraum des DI-Motors. Bei der Benzindirekteinspritzung lässt sich der Kontakt des Sprays mit den Brennraum begrenzenden Wänden nicht unter allen Betriebszuständen vermeiden. Der sich ausbildende Wandfilm kann im jeweiligen Arbeitspunkt zu erhöhten Schadstoffemissionen und zur Bildung von Ablagerungen führen. Zielstellung des Projektes sind Grundsatzuntersuchungen zur Wandfilmbildung, bei denen neben der Hochgeschwindigkeitsvisualisierung des Flüssigkeitsfilms der Schwerpunkt auf der infrarotthermografischen Bestimmung instationärer Wandtemperaturverläufe liegt. Durch deren berührungslose und nahezu verzögerungsfreie Messung für die gesamte Testsektion mittels Infrarotthermografie werden eine wesentlich verbesserte Genauigkeit und ein erheblicher Erkenntniszuwachs im Vergleich zu ähnlichen Messungen, jedoch unter Verwendung von Sensoren, erwartet. Diese Temperaturverläufe ermöglichen unter anderem die Bestimmung der bei der Filmbildung und Filmverdampfung entzogenen Wärmen. Das Messverfahren erlaubt durch seine Schnelligkeit und Robustheit systematische Messungen über einen weiten Bereich von Parametern. Hierzu zählen Aussagen zum Einfluss von Sprayform, Einbaulage, Betriebsdruck, Einspritzmenge und regime sowie Wandabstand und stationärer Wandanfangstemperatur. Die Ergebnisse können dann motorischen Untersuchungen mit obigen Parametervariationen gegenbergestellt werden.