Behaviour of detonation waves in narrow gaps at high pressures and temperatures

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Die Steigerung des Wirkungsgrades von Ottomotoren durch Erhöhung des Kompressionsverhältnisses stößt an eine Grenze, sobald Teile des Gemischs bei bestimmten Betriebszuständen von selbst zünden. Dabei kann es zu einem detonationsartigen Reaktionsablauf kommen, der zu schweren Oberflächenschäden besonders im Feuerstegbereich des Kolbens führt. Es ist bisher nicht geklärt, unter welchen Bedingungen sich Detonationen dort überhaupt ausbreiten können. Numerische Simulationen können noch nicht alle wesentlichen Aspekte von Detonationen in Spalten berücksichtigten. Realitätsnahe experimentelle Daten sind daher dringend erforderlich. Am Stoßwellenlabor wurden bereits erste grundlegende Erkenntnisse zum Detonationsverhalten in Spalten gewonnen. Diese sollen vertieft und für motornähere Rand- und Anfangsbedingungen erweitert werden. Dazu wird ein Hochdruck-Detonationsrohr mit einer Heizung ausgerüstet. Die hierin erreichbaren homogenen Anfangsbedingungen ermöglichen eine grundlegende Klärung der Phänomene eher als Experimente in Versuchsmotoren. Als Brennstoffe werden Wasserstoff und Ottokraftstoffe verwendet. Die Spalthöhe wird bis auf 0,05 mm reduziert. Als Messtechnik werden zeitaufgelöste Schlierenaufnahmen (bis 500000/s), Rußschriebe, Drucksonden, Wärmestromsonden und Ionisationssonden eingesetzt.