In einem gemeinsamen Forschungsprojekt wird das Potential flexibler Common-Rail-Systeme zur rußreduzierten Verbrennung in Schiffsdieselmotoren untersucht. An der Universität Rostock werden Einspritzvorgänge und Kraftstoffsprays an einem Einkreis-Common-Rail-System in einer optisch zugänglichen Spraykammer unter motor-relevanten Bedingungen untersucht. Dabei werden die makroskopischen Spray Eigenschaften mit einer ICCD Kamera analysiert. Aus den optischen Daten werden die makroskopischen Sprayparameter wie Spraywinkel, Eindringtiefe, Geschwindigkeit oder Sprayvolumen für verschiedene Motor-Lastpunkte ausgewertet. Mit einem Laser-PDA System, welches die Laser-Licht-Streuung an Spraytropfen misst, wurde die lokale Tropfengrößen- und Geschwindigkeitsverteilung in verschiedenen Gebieten des Sprays gemessen. Durch systematische Messungen soll der Einfluss von Einspritzparametern wie dem Raildruck, dem Einspritzdruck oder der Luftdichte auf die Sprayeigenschaften für Dieselkraftstoff und Schweröl bestimmt werden. Basierend auf den experimentellen Untersuchungen werden bei der AVL Deutschland GmbH numerische Untersuchungen des Einspritzprozesses durchgeführt. Um den Einfluss der Düsenströmung auf die Spraybildung darstellen zu können, wird ein gekoppelter Simulationsansatz verwendet: Die Düsenströmung wird als disperse Zweiphasenströmung modelliert. Dabei wird der Massenaustausch zwischen flüssigem und dampfförmigem Kraftstoff mit einem Kavitationsmodell basierend auf der nichtlinearen Rayleigh-Plesset-Gleichung beschrieben. Die zeitabhängigen Werte für die Geschwindigkeit beider Phasen, die Volumenanteile sowie für die turbulente kinetische Energie und die Dissipation am Düsenaustritt werden gespeichert und als Eingabewerte für die Berechnung des Tropfen-Primärzerfalls und zur Bestimmung der Anfangswerte für die Tropfengeschwindigkeit und -richtung benutzt. Dabei wird der Einfluss des Blasenkollapses in der Düse auf den Primärzerfall berücksichtigt. Der sekundäre Tropfenzerfall wird mit dem WAVE-Child-Modell dargestellt. Die gemessenen und berechneten Eindringkurven werden für verschiedene Raildrücke und Einspritzzeiten gegenübergestellt. Außerdem werden die gemessenen und vorhergesagten Tropfengrößen für Diesel und Schweröl analysiert. Die Ergebnisse unterstützen die Anwendung von Common-Railsysteme für Schiffsdieselmotoren, um die sehr hohen Rußemissionen, die vor allem bei Teillast auf Grund schlechten Tropfenaufbruchs und Wandfilmbildung auftreten, zu minimieren.
Interaktion von Injektorströmung und Spraybildung in mittelschnelllaufenden Common-Rail Dieselmotoren: Simulation und experimentelle Validierung
Spraybildung - Simulation - Applikation - Messtechnik, Diesel- und Benzindirekteinspritzung V, 6 ; 202-221
2008
20 Seiten, 20 Bilder, 13 Quellen
Conference paper
German
Schiffsdieselmotor , mittelschnelllaufender Dieselmotor , Dieseldirekteinspritzung , Dieselkraftstoff , Schweröl , Kraftstoffnebel , Tropfenbildung , Tropfengröße , Geschwindigkeitsverteilung , Gas-Flüssigkeit-Strömung , Hohlsog , Simulationsmodell , Theorie-Experiment-Vergleich , optisches Messverfahren
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