Analyse der Sprayverdampfung bei der Benzindirekteinspritzung

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Das grundlegende Verständnis der Zerstäubung und Verdampfung von Sprays stellt eine wesentliche Voraussetzung für die zielgerichtete Weiterentwicklung vieler Sprühverfahren dar, besonders bei zeitlich sehr begrenzten pulsierenden Einspritzprozessen wie der Benzindirekteinspritzung (BDE) in der ottomotorischen Verbrennung. Eine wesentliche für das Verständnis des Verdampfungsvorgangs unverzichtbare Größe ist die Temperatur der Gasphase innerhalb des Sprays. Voruntersuchungen des Antragstellers haben erstmals gezeigt, dass das Rotations-CARS-Verfahren (RCARS) das Potenzial hat, diese Messgröße zu erfassen. Daher soll in dem hier beantragten Antragszeitraum im ersten Jahr die CARS-Technik derart weiterentwickelt werden, dass sie in Sprays gezielt eingesetzt werden kann, um die Gasphasentemperatur in der unmittelbaren Umgebung der Tropfen im Spray und so z.B. auch die Verdampfungskühlung messtechnisch zu erfassen. Bei erfolgreichem Erreichen der Arbeitsinhalte des ersten Forschungsjahres soll das Forschungsvorhaben nach Bewertung eines Zwischenberichts für das zweite Jahr frei gegeben werden, in welchem die Gasphasentemperaturbestimmung mittels der RCARS-Technik mit anderen laseroptischen Messtechnik zur Tropfengrößenbestimmung (PDA), Gemischbildungsanalyse (Planares-Tracer-LIF) und optischen Spraycharakterisierung (Mie-Streulichttechnik) kombiniert werden soll. In Verbindung mit den anderen Messverfahren können so die wichtigsten Sprayeigenschaften experimentell bestimmt und untereinander korreliert werden, um daraus theoretische Vorhersagen zur Sprayverdampfung bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen der BDE, z.B. für den Teillast- und Volllastbetrieb, zu ermöglichen. Nach erfolgreicher Abarbeitung der Forschungsinhalte des zweiten Forschungsjahres können die Versuchsergebnisse herangezogen werden, um das untersuchte BDE-Spray numerisch zu modellieren. Dazu wird ein entsprechender Fortsetzungsantrag eingereicht.