Messaufbau zur Analyse von Spray-, Verdampfungs- und Verbrennungsvorgängen unter hohen Drücken
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der beschaffte Messaufbau wurde und wird an dem Hochdruck/Hochtemperatur Einspritz- und Verbrennungsprüfstand Optivep des LTT am eigens für diesen Prüfstand geschaffenen Standort in Nürnberg eingesetzt. Der Aufbau hat die Arbeitsmöglichkeiten in der optischen (d.h. rückwirkungsfreien, räumlich- und zeitlich hochaufgelösten) Untersuchung von Sprayvorgängen mit grundsätzlicher Bedeutung für technische Verbrennungssysteme - vor allem für Verbrennungsmotoren - wesentlich verbessert. Im Rahmen des von der Bayerischen Forschungsstiftung (BFS) geförderten Projektes „Wirkkette direkt eingespritzter Kraftstoffe im Ottomotor“ konnte der Einfluss unterschiedlicher Kraftstoffkomponenten auf das Spray- und Verdampfungsverhalten ermittelt werden und konnten grundsätzliche Erkenntnisse zur Mischungsthermodynamik unter hohen Drücken, insbesondere bei Bioethanol-haltigen Kraftstoffen gewonnen werden. Das Projekt hat zu einer ebenfalls erfolgreichen Beantragung einer Nachwuchsgruppe (Projekt „BiOtto“ beim BMEL) geführt. In einem ebenfalls von der BFS geförderten Projekt („Twin-jet“) wird ein grundsätzlich neuer Zerstäubungsprozess für die Benzindirekteinspritzung untersucht. Die veröffentlichten Ergebnisse beider Vorhaben haben sehr zur internationalen Sichtbarkeit der Arbeitsgruppe beigetragen und aktuell zur Teilnahme an einer Antragsinitiative im Rahmen des EU Horizon 2020 Programms (Marie Curie Programm) geführt. Aktuell wird der Messaufbau im Rahmen des vom bayerischen Land geförderten Bayerischen Wasserstoffzentrums zur Untersuchung der Gemischbildung in stationären Wasserstoffmotoren für die dezentrale Energieversorgung eingesetzt. Eigenfinanzierte Grundlagenarbeiten in der Untersuchung von Spray-Wand-Wechselwirkungen bei besonders hohen Drücken und Temperaturen, wie sie in aktuellen Dieselmotoren auftreten, haben zu einer erfolgreichen Antragsinitiative (BFS-Projekt „HoleKo“) gemeinsam mit anderen Instituten und Industriepartnern geführt. Als ein besonderes Highlight konnte in Grundlagenarbeiten mit Hilfe des Messaufbaus gezeigt werden, dass in heutigen Dieselmotoren der Kraftstoff nach der Hochdruckeinspritzung nicht verdampft, sondern transkritisch aus dem zweiphasigen Zustand in einen einphasigen überkritischen Mischungsvorgang wechselt. Hier sind über Jahre hinweg weitere Arbeiten geplant.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Biofuel droplet evaporation rate of a DISI spray by laser-induced fluorescence and phase doppler anemometry. 12th triennial Int. Conf. on liquid atomization and spray systems (ICLASS), Heidelberg, Germany. (2012)
Knorsch, T., Zigan, L., Trost, J., Wensing, M., & Leipertz, A.
- Effects of fuel composition on spray ignition under engine relevant conditions. Comodia, 8th int. conf. on modeling and diagnostics , Fukuoka, Japan (2012)
Vogel, T., Wensing, M.
- Investigation of Fuel Atomization and Evaporation of a DISI Injector Spray Under Homogeneous Charge Conditions. Conditions (No. 2013-01-1597). SAE Technical Paper. (2013)
Heldmann, M., Knorsch, T., & Wensing, M.
- Investigations on a New Engine Concept for Small Hydrogen Power Generation Units Using LOHCs. (No. 2013-01-2525). SAE Technical Paper. (2013)
Schumacher, M., Mederer, T., & Wensing, M.
- On the role of physiochemical properties on evaporation behavior of DISI biofuel sprays. Experiments in fluids, 54(6), 114. (2013)
Knorsch, T., Heldmann, M., Zigan, L., Wensing, M., Leipertz, A.
- Transition of Fuel Components into Supercritical State under Diesel Process Conditions. 25th ILASS - Europe 2013, Chania, Crete
T. Vogel, G. Gotz, M. Wensing
- Comparison of Different Gasoline Alternative Fuels in Terms of Laminar Burning Velocity at Increased Gas Temperatures and Exhaust Gas Recirculation Rates. Energy & Fuels, 28(2), 1446-1452. 2014
Knorsch, T., Zackel, A., Mamaikin, D., Zigan, L., Wensing, M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/ef4021922)
