Untersuchungen zur räumlichen Flammenausbreitung in Verbrennungsmotoren durch stereoskopische Erfassung der Verbrennungsstrahlung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ulrich Spicher
• Fachliche Zuordnung: Strömungs- und Kolbenmaschinen
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5432018

Zur Einhaltung zukünftiger Abgasgrenzwerte ist eine Reduktion der Motorrohemissionen unumgänglich. Dies erfordert jedoch verbesserte Kenntnisse über die Schadstoffentstehung während der motorischen Verbrennung. So kommt es beim Ottomotor nach wie vor zu Abgasemissionen auf Grund räumlicher und zeitlicher Diskontinuitäten der Kraftstoffumsetzung, wie beispielsweise zu HC-Emissionen infolge von lokaler Flammenauslöschung oder zur NO-Bildung infolge kurzzeitiger, lokal auftretender Temperaturspitzen. Die direkte Visualisierung dieser Phänomene während der Flammenausbreitung gewinnt deshalb bei der Weiterentwicklung der ottomotorischen Verbrennung zunehmend an Bedeutung. Heutige Visualisierungssysteme sind jedoch nicht in der Lage, mit einer räumlichen und insbesondere mit einer hohen zeitlichen Auflösung den Verbrennungsablauf zu erfassen. Bei der Visualisierung in 2-dimensionaler Form wird die Verbrennungsstrahlung einer Raumkoordinate aufintegriert, wodurch jegliche Tiefeninformation verloren geht und die Flammenausbreitung nicht korrekt rekonstruiert werden kann. Durch die simultane Beobachtung der Flamme mit mehreren Kamerasystemen aus unterschiedlichen Richtungen ist eine Rekonstruktion der räumlichen Flammenausbreitung möglich. Zusätzlich kann mit Hilfe einer simultan durchgeführten Druckindizierung die Kraftstoffumsetzung bestimmt und damit die gemessene Strahlungsintensität bewertet werden. Durch eine Kombination aus stereoskopischer Flammenvisualisierung und erweiterter Druckverlaufsanalyse soll die räumliche Flammenausbreitung in einem Ottomotor mit Direkteinspritzung dargestellt und der Zusammenhang zwischen Verbrennungsablauf und Schadstoffbildung (NO, HC und Ruß) untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen