Untersuchung der Einspritzung und Gemischbildung
Optisch zugängliche und konditionierbare Hochdruckkammer
Umfassende Ausstattung mit Messtechnik und Messmethoden
Individuelle Anpassungen und Sonderlösungen
Die optische Untersuchung von Einspritz- sowie Verbrennungsvorgängen werden mit einer optisch zugänglichen Hochdruckkammer durchgeführt. Hierfür stehen 4 optische Zugänge mit einem Durchmesser von 50 mm sowie einem Zugang von 100 mm. Durch die Einstellung von Einspritz- sowie kammerdruck und der Umgebungstemperatur, können Untersuchungen bei unterschiedlichen Bedingungen durchgeführt werden. Die Erwärmung der Kammer erfolgt über 8 gleichmäßig verteilte Heizstäbe mit je 300 W Heizleistung. Die Erzeugung von Überdruck wird mit Luftdruckbeaufschlagung oder Wasserstoffvorverbrennung erzeugt. Der Unterdruck wird mittels Vakuumpumpen durchgeführt. Neben der Untersuchung von Diesel- und Benzineinspritzungen können Verbrennungsvorgänge betrachtet werden. Ein Beispiel hierfür ist die Flammenausbreitung von Vorkammerzündkerzen. Eine sichere Betriebsfestigkeit der Hochdruckkammer konnte bei Versuchen mit einem Maximaldruck von 100 bar und einer Temperatur von 120 °C unter Beweis gestellt werden.
Die Visualisierung der Einspritzung kann durch unterschiedliche Messverfahren erfolgen. Mittels der Streulicht-Messtechnik können Spraywinkel und Eindringtiefe der Flüssigphase bestimmt werden. Hierdurch kann eine Vergleichbarkeit der Sprayeigenschaften unterschiedlicher Injektoren bestimmt werden. Weiterhin dienen diese Größen zur Beurteilung des Einflusses von Einspritz- sowie Gegendruckes und der Temperatur. Die unterschiedliche Positionierung der Injektoren und Kameras kann eine Vermessung in radialer und axialer Richtung erfolgen. Darüber hinaus wird mittels der Laserinduzierten Exciplex Fluoreszenz (LIEF) das Verdampfungsverhalten durch die simultane Visulisierung der Gas- und Flüssigphase untersucht werden. Weiterhin bietet die LIEF-Messtechnik eine Möglichkeit zur Bestimmung der lokalen Kraftstoffkonzentration. Die erzielten Ergebnisse werden durch geeignete Software bearbeitet um Untersuchungsgrößen zu ermitteln.
Die Untersuchungen an einer Hochdruckkammer werden bei stationären Bedingungen durchgeführt. Um motornahe Betriebsbedingungen bei den optischen Untersuchungen zu schaffen, werden Transparentmotoren eingesetzt. Die optische Zugänglichkeit wird durch den Einsatz eines Glaskolbens und Glaszylinders sichergestellt. Letzterer erlaubt eine optische Zugänglichkeit über den gesamten Hub, dadurch können die innermotorischen Vorgänge im gesamten Brennraum uneingeschränkt betrachtet werden. Mittels der Particle Image Velocimetry (PIV) kann das Strömungsverhalten untersucht werden. Dadurch können unterschiedliche Einlasskanalgeometrien miteinander verglichen werden um Einflüsse auf die Gemischbildung zu ermitteln. Die Visualisierung der Flüssigphase im Brennraum erlaubt es Einflüsse wie Einlassventil- oder Kolbenbenetzung zu untersuchen. Darüber hinaus kann das Verhalten unterschiedlicher Injektoren evaluiert werden. Der Einsatz der LIEF-Messtechnik ermöglicht, neben der Betrachtung der Flüssigphase, eine Visualisierung der Gasphase. Somit kann die Gemischbildung nach dem Verdampfen der Flüssigphase beurteilt werden. Durch die Quantifizierbarkeit kann das lokale Verbrennungsluftverhältnis bestimmt werden.