Ramanspektroskopische Untersuchungen der Nachschleppphase in Tropfenketten und Sprays bei der Verdampfung von Multikomponentenkraftstoffen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dieter Brüggemann
• Fachliche Zuordnung: Strömungs- und Kolbenmaschinen ; Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 259027244

Alternative Kraftstoffe können zur Effizienzverbesserung und zur Senkung der CO2-Emissionen beitragen. Bereits heute sind vor allem biogene Mischkraftstoffe, wie Biodiesel oder Bioethanol, weltweit im Einsatz. Bekanntlich hängen Zündung, Verbrennungsablauf und Emissionen sehr von den örtlichen Gemischbedingungen ab. Es besteht daher ein Bedarf, die Verdampfung von alternativen Multikomponentenkraftstoffen besser als bisher zu verstehen.Im Rahmen dieses Forschungsantrages soll die Zusammensetzung der Nachschleppphase bei der Verdampfung in Tropfenketten für verschiedene Multikomponentenkraftstoffe gemessen werden. Gegenseitige Beeinflussungen werden gezielt untersucht, in dem Parameter wie Tropfendurchmesser, -temperatur und -abstand sowie die Umgebungstemperatur variiert werden. Die so geschaffene Datenbasis kann zur Überprüfung numerischer Modelle zur komponentenweisen Verdampfung dienen. Anschließend werden die Untersuchungen auf eine Benzindirekteinspritzung in einer Spraykammer ausgedehnt. Zum Erreichen der Ziele wird zunächst ein Raman-Multipassaufbau zur Aufnahme der Nachschleppphase in Tropfenketten optimiert und durch ein schnelles Triggersystem zur exakten Orts- und Zeitauflösung erweitert. In einer Messzelle wird dann die Nachschleppphase von verschiedenen Multikomponentenkraftstofftropfen mit Durchmessern kleiner 100 µm mit Hilfe der Ramanspektroskopie auf ihre komponentenweise Zusammensetzung untersucht. Begleitend zur zeitlich und räumlich hochauflösenden Ramanspektroskopie wird eine Hochgeschwindigkeits-Schlieren-Messtechnik zur Aufnahme der Tropfengeschwindigkeiten eingesetzt. Anschließend erfolgt eine Übertragung des Messsystems auf eine Spraykammer. Dort wird die komponentenweise Verdampfung bei der strahlgeführten Direkteinspritzung mit einem piezoelektrischen Injektor für Multikomponentenkraftstoffe bei anwendungsrelevanten Einspritzbedingungen charakterisiert. Der Einfluss der Gemischbildung auf Zündbedingungen wird u.a. durch die Bestimmung der Luftzahl untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: EMICCD-Kamera
• Gerätegruppe: 5430 Hochgeschwindigkeits-Kameras (ab 100 Bilder/Sek)