Detaillierte Analyse des Auftreffverhaltens eines Kraftstoffstrahls auf eine ölbenetzte Wand unter motorrelevanten Bedingungen

Die Arbeit untersucht experimentell den Aufprall eines Kraftstoffstrahls auf eine ölbenetzte Wand zur Simulation innermotorischer Prozesse, insbesondere im Hinblick auf das Phänomen der Vorentflammung. Ziel ist die optische Erfassung und Beschreibung der Interaktion, da deren genaue Mechanismen und der Zusammenhang zur Vorentflammung noch nicht vollständig verstanden sind. Dafür wurde ein Versuchsaufbau entwickelt, der es ermöglicht, eine einzelne Kraftstoffkeule unter motorrelevanten Bedingungen auf einen ruhenden, gleichmäßigen Ölfilm treffen zu lassen. Zur hochaufgelösten Visualisierung der zeitlich und räumlich ablaufenden Vorgänge wurde ein zwei-Farben-LIF-Setup eingesetzt. Dieses Verfahren erlaubt die zuverlässige Separierung von Kraftstoff und Öl und somit Rückschlüsse auf die lokale Zusammensetzung.

Der Aufprallvorgang kann in fünf charakteristische Teilbereiche unterteilt werden. Beobachtet wurden: zwei Arten von Sekundärtröpfchen (Splashing und Air-Blast-Spray), eine deutliche Verformung des Ölfilms, eine Anreicherung von Kraftstoff an der Ölfilmoberfläche und eine Verschäumung des Ölfilms. Die Erkenntnisse deuten darauf hin, dass alle identifizierten Teileffekte negative Auswirkungen auf den Verbrennungsmotorprozess haben. Sekundärtröpfchen, insbesondere die ölhaltigen, kleinen und frühzeitig entstehenden Splashing-Tröpfchen, können kritische Eigenschaften für die Auslösung einer Vorentflammung aufweisen.