Untersuchung des Kraftstoffsprays im Nahbereich von Diesel- und Ottoeinspritzdüsen für nachhaltige Kraftstoffe

Einordnung des Spraynahbereichs

Die Analyse des Kraftstoffsprays im Nahbereich zur Einspritzdüse stellt sowohl bei Diesel- als auch Ottoeinspritzungen aufgrund der hohen optischen Dichte eine große Herausforderung für aktuelle Messtechniken dar. Hierbei lässt sich der Nahbereich bis zu einem Abstand von ca. 20 mm zum Düsenaustritt abgrenzen.

Zur Charakterisierung der Eigenschaften des Sprays (Geschwindigkeit, Tröpfchengrößenverteilung) sind deshalb spezialisierte optische Messtechniken notwendig, welche sowohl die hohen Spraygeschwindigkeiten (~ 600 m/s) als auch kleinskaligen Strukturen und Tröpfchen (~ 10 μm) detektieren können.

Besonders interessant wird dies auch für zukünftige alternative CO2-neutrale Kraftstoffe wie DME, OME, Furale und andere, da die anderen physikalischen Eigenschaften auch die Spraybildung beeinflussen. Dies soll gezielt ausgenutzt werden.

Am Institut wurden hierfür verschiedene Messtechniken neu- bzw. weiterentwickelt, um das Kraftstoffspray im Nahbereich messtechnisch zugänglich zu machen.

Optische Messverfahren

• Optical Connectivity Method: Analyse des zusammenhängenden Strahlkerns des Kraftstoffsprays

• Structural Image Velocimetry: Analyse der Geschwindigkeitsverteilung des Kraftstoffsprays im Nahbereich ab 2 mm Abstand zur Einspritzdüse

• Laser-2-Focus Velocimeter: Analyse der Tröpfchengeschwindigkeiten und -größen ab einem Abstand von 5 mm zur Einspritzdüse. Messungen erfolgen in Kooperation mit der Nagasaki University und in Zukunft auch direkt am ITV.

• X-Ray Diagnostik: Analyse der Struktur, Massenverteilung und Geschwindigkeit des Sprays ab Düsenaustritt. Messungen erfolgen in Kooperation mit dem Argonne National Laboratory in Chicago.