Experimentelle und numerische Untersuchung der Abgasrückführung und der Abgasschichtung bei direkteinspritzenden Ottomotoren

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Das Konzept des direkteinspritzenden Ottomotors ist eine der erfolgversprechendsten Maßnahmen zur Kraftstoffeinsparung und somit zur Reduktion der CO2-Emissionen. Ein Problempunkt bei der Entwicklung des Ottomotors mit Direkteinspritzung stellen die Schadstoffemissionen dar. Zur Einhaltung zukünftiger Abgasgrenzwerte ist eine Reduktion der Motor-Rohemissionen, insbesondere der NOx-Emissionen unverzichtbar. Der Abgasrückführung kommt hierbei eine große Bedeutung zu. Die maximal rückführbare Abgasmenge ist bei herkömmlicher Abgasrückführung durch die Entflammbarkeit des Kraftstoff-Luft-Gemisches und die Abgastrübung begrenzt. Im Rahmen des beantragten Forschungsvorhabens soll ein Konzept zur Schichtung von rückgeführtem Abgas im Brennraum grundlegend untersucht werden. Vorrangiges Ziel dabei ist es, die maximal zulässige Abgasrückführrate durch Schichtung des rückgeführten Abgases mit Abgas im Bereich der Brennraumwände und Frischgas im Bereich der Zündkerze zu erhöhen, um so die NOx-Rohemissionen eines Ottomotors mit Direkteinspritzung zu reduzieren. Die Arbeiten umfassen die Erarbeitung einer Grundstrategie für das Abgasschichtungskonzept mittels numerischer Berechnungen, den Aufbau eines Versuchsträgers, sowie die grundlegende experimentelle Untersuchung des Abgasschichtungskonzepts. Zum Nachweis der Abgasschichtung werden die ParticleImage-Velocimetry (PIV) und die Gasentnahmemeßtechnik eingesetzt. Das Potential der Abgasschichtung wird durch Messung der NOx-Emissionen bewertet. Die Realisierung eines Abgasschichtungskonzepts ist für die Umsetzung eines direkteinspritzenden Ottomotors mit strahlgeführtem Brennverfahren von außerordentlicher Bedeutung.