Verbesserung des Wissens über Sprühverbrennung mit Direkteinspritzung

Die Entwicklung von Automotoren mit Direkteinspritzung für das 21. Jahrhundert erfordert ein besseres Verständnis der Sprühverbrennung, der komplexesten Verbrennungsart.

Die Technologiekonzepte zur Regulierung der Sprayverbrennung in Diesel- und Ottomotoren optimieren die Kraftstoffverbrennung und reduzieren den Kohlenwasserstoffausstoß. Bei der Beobachtung dieser Konzepte sind Kenntnisse über die Wechselwirkungen von Kraftstofftröpfchen oder Spühnebel beim Kontakt mit der Zylinderwand nötig.

Nach dem Kontakt mit der Zylinderwand wird der Kraftstoffdampf zurückgeleitet und an der Zündkerze verbrannt. In Abhängigkeit von der Höhe und der Geschwindigkeit, mit welcher der Dampf auf die Zylinderwand auftrifft, ist die Kraftstoffdampfmenge, die an die Zündkerze zurückgeleitet wird und dort verdunstet, bei jedem Zyklus unterschiedlich.

Genau diese Unterschiede führen zu partiellen Verbrennungen und damit neben einer schwächeren Motorleistung zu erhöhten Kohlenwasserstoff-Emissionen und Rußpartikeln. Deshalb hat ein spanisches Forschungsinstitut das Naber und Reitz Standardwandwechselwirkungsmodell sowie kompliziertere Modelle, z.B. Bai und Gosman, Mundo und Sommerfeld sowie Amsden und O’Rourke untersucht.

Das Naber und Reitz Modell vereint den Rückprall und die Wandstrahlmodi, jedoch nicht die Spritzer. Die gewonnen Ergebisse lieferten gute Resultate, wenn die Dampftröpfchen voll ausgebildet waren und sich nicht in zu großer Höhe befanden. Kurze Berührungsentfernungen und hohe Geschwindigkeit erklären allerdings nicht das Auseinanderbrechen der Tröpfchen und Spritzer. Die Vergleichsergebnisse haben deshalb die Kenntnisse über die Sprayverbrennung verbessert und sind in die Softwareanwendung FIRE eingearbeitet worden.

Dieses Wissen und diese Kenntnisse bahnen den Weg für neue Entwicklungen und liefern zukünftige Richtlinien für die Sprühverbrennungs-Optimierung bei Verbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung. Das spanische Institut ist außerdem fest davon überzeugt, dass sich aufgrund der zukünftigen Ergebnisse neue Ideen zu rentablen Konzepten entwickeln lassen. Diese sollen Partnern in der Industrie zur Bewertung zur Verfügung gestellt werden. Solche Bewertungen könnten dann wiederum zu sauberen Verbrennungsmotoren und geringeren Auswirkungen auf die Umwelt führen.

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