Entwicklung und Vergleich optischer Messverfahren zur Analyse des düsennahen Strahlzerfalls von Diesel- und Ottoinjektoren

Zusammenfassung

Die Energiewende stellt eine Vielzahl an Industriezweigen vor große Herausforderungen. Auch im Bereich der Automobilindustrie werden aufgrund der stetig steigenden Anforderungen an Kraftstoffverbrauch und Emissionen vermehrt alternative Antriebskonzepte zum Verbrennungsmotor verfolgt. Nichtsdestotrotz werden die globalen Absatzzahlen bis mindestens 2040 von verbrennungsmotorischen Antrieben dominiert. Aus diesem Grund stellt diese Technologie den größten Hebel dar, um die immer strengeren Emissionsgesetzgebungen weltweit einhalten zu können. In Kombination mit synthetischen Kraftstoffen, den sogenannten E-Fuels, lassen sich Szenarien entwickeln, in denen selbst Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren zu Zero Emission Vehicle werden. Eine Schlüsselfunktion zur Optimierung des Verbrauchs und der Schadstoffbildung beim direkteinspritzenden Verbrennungsmotor besitzt die Gemischbildung, welche maßgeblich von der Kraftstoffeinspritzung beziehungsweise dem Kraftstoffspray beeinflusst wird. Zur Optimierung der Gemischbildung bedarf es somit einer exakten Kenntnis des Strahlzerfalls. Gerade der düsennahe Bereich, der sogenannte Primärzerfall, legt die initialen Bedingungen aller weiteren Zerfallsprozesse fest und spielt folglich eine entscheidende Rolle für die gesamte Gemischbildung. Zur experimentellen Analyse dieses Bereichs erfolgt im Rahmen dieser Dissertation sowohl eine Anwendung etablierter Messverfahren als auch eine Neuentwicklung zur Detektion von Strahlgeschwindigkeiten, die als Structural Image Velocimetry bezeichnet wird. Speziell der Kreuzvergleich der Messverfahren ermöglicht eine Validierung der Neuentwicklung und liefert wichtige Erkenntnisse zur korrekten Interpretation der etablierten Messverfahren.