Vergleich physikalischer Messprinzipien zur Spraycharakterisierung direkteinspritzender Benzininjektoren - Distler, Raphael (Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, 2018)
Sowohl in der Verbrennungsentwicklung als auch in der Abgasnachbehandlung basieren wichtige Prozesse auf der Zerstäubung von Flüssigkeiten zu einem Spray, bestehend aus Flüssigkeitstropfen, Dampf und eingebrachter Luft. Die Zerstäubung wird durch Einspritzdüsen realisiert. Die Entwicklung dieser Düsen bildet einen der wichtigsten Schwerpunkte aktueller Motorenentwicklungen. Gegenstand dieser Arbeit ist die Darstellung der Möglichkeiten zur Beschreibung von Sprays. Die zur Erfassung der präsentierten Kenngrößen geeigneten Messtechniken werden vorgestellt und diskutiert. Darüber hinaus wird die Messtechnik 'Shadowgraphy Computed Tomography' entwickelt und deren Möglichkeiten zur Spraycharakterisierung mit bestehender Messtechnik verglichen. Außerdem wird ein Abgleich der mechanischen Strahlimpulsmesstechnik mit High Speed Röntgen Messungen aufgenommen an einem Synchrotron durchgeführt. Dafür werden neue Auswertungsalgorithmen für die erfassten Bilder entwickelt. Außerdem wird eine Methodik zur Auswertung von Phasen-Doppler-Anemometrie vorgestellt und die damit erfassten Ergebnisse mit Messungen der mechanischen Strahlimpulsmesstechnik verglichen. Der Erkenntnisfortschritt dieser Arbeit hilft bei der Auswahl der, für den jeweilig zu erfassenden Sprayparameter, sinnvollen Messtechnik und zeigt umfassende Möglichkeiten, eine Düse und ein Spray zu charakterisieren. Der Vergleich der unterschiedlichen Messtechniken zueinander zeigt die unterschiedlichen Stärken und Schwächen der einzelnen Messtechniken. Die Arbeit schließt mit einem Empfehlungskatalog für die Spraycharakterisierung.
Keywords: Benzinspray; Messtechnik; Strahlkraft; Strahlimpuls; Tomography; Shadowgraphy Computed Tomography; GDI; Benzindirekteinspritzung; High Speed X-Ray; Synchrotron; Röntgen