Johannes Ernst

Motivation und Zielsetzung

Neben den optischen und den hydraulischen Messverfahren ist die Strahlkraftmessung als mechanisches Verfahren in der Untersuchung von Dieseleinspritzstrahlen relativ weit verbreitet. Obwohl die Technologie seit einigen Jahren angewandt wird, wird in der Literatur verhaltnismasig wenig daruber berichtet. Die ersten Veroffentlichungen zu der Thematik stammen aus der Mitte des letzten Jahrhunderts [HY56], die mit den heutigen Aufbauten allerdings wenig gemein haben. In den neueren Veroffentlichungen ab der Jahrtausendwende wurden einige Themen beleuchtet, die Vorgange im einzelnen sind aber bis heute nicht verstanden.

Validierung der Messtechnik

In den wenigen Veroffentlichungen zur Messung der Strahlkraft werden die Ergebnisse von Messkampagnen vorgestellt, die die Messtechnik im Sinne einer Kollektivmeinung als validiert voraussetzen, bisher wurden jedoch keine Untersuchungen zur Tauglichkeit des Messprinzips fur die Messzwecke veroffentlicht. Die Tatsache, dass der Messaufbau einen Prototypen darstellt und keine Erfahrungswerte uber die Richtigkeit der Messergebisse vorliegen, macht eine Abschatzung der Validitat der Messwerte erforderlich. In den folgenden Kapiteln wird die Validierung in mehreren Schritten beschrieben.

Sprayanalyse – Stand der Technik

Fur die Entwicklung von kunftigen Einspritzsystemen und die Weiterentwicklung von bestehenden Brennverfahren ist die Kenntnis der genauen Zusammenhange von Einspritzstrahleigenschaften und der Verbrennung unabdingbar. In der Literatur sind eine Vielzahl von Messtechniken beschrieben, die bestimmte Eigenschaften der Einspritzsysteme quantifizierbar machen und so einen Beitrag zum Gesamtverstandnis leisten konnen. Im Folgenden ist eine Auswahl der Messtechniken weitester Verbreitung beschrieben.

Ergebnis und Fazit

Die vorliegende Arbeit beschaftigt sich mit einer Messtechnik zur Bestimmung des Strahlimpulsflusses von Einspritzstrahlen. Obwohl der Impulsfluss eine zentrale Grose bei der Ausbreitung und dem Zerfall von Einspritzstrahlen darstellt, ist uber entsprechende Messtechniken zur Bestimmung dieser Grose wenig veroffentlicht. Ziel dieser Arbeit ist, einen entsprechenden Aufbau zur Messung der Strahlkraft so zu entwickeln, dass aus den Messwerten der Strahlimpulsfluss bestimmt werden kann, um damit einen Beitrag zur Bewertung von Einspritzdusen zu liefern.

Grundlagen des Strahlzerfalls

Die Mechanismen, die beim Austritt eines Fluids aus einer Duse dazu fuhren, dass die kontinuierliche flussige Phase in einen Nebel aus fein dispersen Tropfen zerfallt, werden unter den Begriff Zerstaubung zusammengefasst. Die Zerstaubung wird im Wesentlichen durch das Kraftegleichgewicht aus Oberflachenspannung des Fluids und inneren, bzw. auseren Kraften bestimmt.

Anwendung der Messtechnik

Aus den Messwerten der Gesamtimpulsmessung kann, wie in Kapitel 4.1.4 beschrieben, der Massenfluss durch das jeweils vermessene Dusenloch bestimmt werden. Die Berechnung ist allerdings nur dann korrekt, wenn die Bedingung erfullt ist, dass der effektive Dusenquerschnitt gleich gros ist wie der geometrische Querschnitt. Bei den heutigen Einspritzdusen fur die Dieselanwendung werden hohe Konizitaten erreicht und der Duseneinlauf hydroerosiv verrundet. Zusammen mit der turbulenten Stromung durch die hohen Einspritzdrucke ist diese Bedingung im stationaren Bereich der Einspritzung i.d.R. erfullt.