Zur Einhaltung zukünftig weiter verschärfter Emissionsgrenzwerte ist eine Verbesserung der der Gemischbildung zur Erhöhung der AGR-Verträglichkeit und damit Luftausnutzung notwendig. Zur Verbesserung des Zielkonfliktes zwischen Leistungsdichte und Emissionen muss zur Kompensation der in Folge des verringerten Düsendurchflusses reduzierten Einspritzrate entweder der maximale Einspritzdruck angehoben oder aber die für die Gemischbildung bei Teillast günstigen kleinen Lochdurchmesser mit großen leistungsgünstigen Düsendurchflüssen kombiniert werden. Um beispielsweise einen für Euro 4 Motoren der oberen Leistungsdichte üblichen HD-Wert von 400 cm3/30 s bei deutlich reduzierten Lochdurchmessern beizubehalten, muss die Lochanzahl verdoppelt werden. Günstige Eigenschaften eines zweireihigen Düsenkonzepts sind die größere Strahloberfläche, wodurch mehr Kraftstoffmoleküle pro Zeit mit den Reaktionspartnern der Zylinderladung in Verbindung stehen und das Erzielen vergleichsweise reduzierter Tröpfchendurchmesser. Bevor nun diese Fragestellungen am Motor untersucht werden sollten, ging es darum sich grundlegende Gedanken über die Auslegung eines Multihole Düsenkonzeptes zu machen. Durch den Übergang auf zwei Lochreihen steigt der Freiheitsgrad hinsichtlich der Anordnung und der Ausführung der Düsenlöcher untereinander deutlich an. Auf Basis der Erfahrungen der Robert Bosch GmbH wurde eine Düsenmatrix mit den Konfigurationen mit dem höchsten Potential aufgestellt und systematisch untersucht, um eine hinsichtlich der wählbaren Parameter optimale Variante zu definieren. Diese optimierte Multihole Variante hat übereinander liegende Düsenlöcher mit vergleichsweise großem Abstand zwischen der unteren und oberen Lochreihe sowie eine konvergente Strahlorientierung mit gleichem Auftreffpunkt am Muldenrand. Der Vergleich mit den Ergebnissen des optimierten Brennverfahrens mit konventioneller Einspritzdüse zeigt, dass bei einer vergleichbaren Nennleistung Nachteile bei den NO(x)- und Partikel-Emissionen im mittleren und oberen Lastbereich und bei niedrigen Lasten Vorteile bei den HC-Emissionen mit dem Multihole Konzept erzielt werden.
A possibility to improve air/fuel mixture formation without deterioration of efficiency at higher engine load by using smaller nozzle holes could be Multihole Concepts with two hole rows. These concepts are characterized by big degrees of freedom concerning spray orientation, hydraulic layout, number of spray holes and twist angle between top and bottom hole row. Hence based on experience of Robert Bosch GmbH a nozzle matrix of highest potential Multihole variants have been defined and systematically investigated to find out an optimum layout of the aforementioned parameters. The optimized Multihole variant has an inline configuration of the nozzle holes with comparable big distance between the hole rows and a convergent spray orientation with identical impact point at the piston bowl wall. Comparing the results of this Multihole nozzle concept with the results achieved with an optimized combustion system equipped with conventional nozzle pointed out that comparable rated power is reachable with disadvantages in middle part load NO(x)- and particulate emissions and advantages in low part load HC-emission. Thus no overall improvement of compromise between specific power respectively high load efficiency and low emission is recognizable.
Ergebnisse zur Verbrennungsoptimierung durch Einsatz von Mehrlochdüsen in modernen PKW-Dieselmotoren
Results of combustion optimization by use of multihole nozzles in modern passenger car diesel engines
2005
15 Seiten, 14 Bilder
Conference paper
German
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