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Laserspektroskopische Analyse von selbstzündenden motorischen Einspritzstrahlen alternativer Biokraftstoffe

Produktform: Buch

Eine wichtige Ein ussgroe bei der Entstehung von Schadstoen in der Verbrennung ist die Temperatur. Jedoch fehlen quantitative ortsaufgeloste Messungen der Temperatur und Spezies in brennenden Dieselstrahlen, insbesondere im Inneren der Verbrennung. Durch Lichtdampfung und storende Lichtemissionen sind dabei optische Untersuchungen nicht moglich. Diese Faktoren werden jedoch bei nicht-ruenden dieselartigen Jets reduziert, wie in der vorliegenden Arbeit gezeigt, da das Licht nicht durch Ru abgeschwacht wird und storende LIF (laserinduzierte Fluoreszenz) von PAKs (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoe) wesentlich geringer ist. Die Arbeit teilt sich in drei Bereiche auf. Zuerst wird die Methodik anhand eines nahezu rufreien Kraftstos evaluiert. Um die Messtechnik in Situationen mit starkerer Ru- bildung naher zu prufen wird der im ECN (Engine Combustion Network) verwendete Kraftsto n-Heptan verwendet. Zu guter Letzt werden Kraftstoe des Exzellenzclusters TMFB (Tailor-Made Fuels from Biomass) untersucht (Di-n-butylether (DNBE) und n-Octanol und ein Blend daraus), die nach fruheren Motorstudien geringe Runeigung bei der dieselahnlichen Verbrennung zeigen. Dieser Befund ist fur reines DNBE nicht vollstandig verstanden, da dieser eine sehr hohe Cetanzahl aufweist (100). Die aktuellen Ergebnisse zeigen, dass die Thermometrie mit SRS (spontane Raman- Streuung), die von einem UV-Laser (ultraviolett) angeregt wird, auch im Kern eines nicht ruenden dieselartigen Strahls in einer Druckkammer moglich ist. Es werden zwei diagnostische Ansatze bewertet. Die erste basiert auf der spektralen Bandenform der Stokes (rot verschoben) SRS von N2, wahrend das Verhaltnis von integrierten Stokes zu anti-Stokes (blau verschoben) N2-SRS im zweiten ausgenutzt wird. Die Daten des zweiten Verfahrens sind aus [1, 2] entnommen. Es stellt sich heraus, dass die erste Methode vorteilhaft ist in Bezug auf die Lichtdampfung durch molekulare Spezies, den Ein uss storender Emissionen und die daraus resultierende Einzelschussfahigkeit. Daruber hinaus ermoglichen die aufgezeichneten Spektren im Strahlkern, dass zusatzliche quantitative Speziesmessungen mit SRS moglich sind. So wird beispielsweise der Molenbruch von CO in dieser Arbeit erstmals im Strahlkern quantiziert. Bei der Untersuchung des Kraftstos n-Heptan werden Auswirkungen der Inhomogenit at des Vorverbrennungsgemisches insbesondere bei niedrigerem Einspritzdruck (700 bar) beobachtet. Starke Abweichungen von den adiabatischen Gleichgewichtsbedingungen in Bezug auf Temperatur und CO-Molenbruch sind in besonders kraftsto- reichen Paketen zu beobachten. Die CO-Bildung wird dort oenbar durch turbulente Vermischung beein usst. Relativ niedrige Temperaturen werden im Bereich der Flam-menabhebehohe gemessen, insbesondere fur den hochsten Einspritzdruck (1500 bar), was auf eine mogliche Turbulenz-Chemie-Wechselwirkung hinweist. Fur den Kraftsto DNBE wird insbesondere die innere Flammenstruktur durch SRS und LIF analysiert. Daraus ergeben sich Informationen uber die lokale Temperatur und die Konzentrationen von O2, CO und PAK. Es wird ein Vergleich der in [2, 3] quantizierten O2 und den qualitativen O2-LIF unternommen. Mittels O2, CO und PAK wird der Lufteintrag im inneren Flammenkern bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Lufteinschlusse fur reines DNBE besonders stark sind, was seine hohe Ruoxidationsrate und die insgesamt geringe Runeigung erklaren konnte. Ein hoher Lufteintrag ist womoglich auf die geringe Warmeabgaberate von DNBE zuruckzufuhren, was wahrscheinlich ein Eekt seiner hohen Entzundlichkeit ist. So kann geschlossen werden, dass die hohe Cetanzahl von reinem DNBE nicht nur zu einer relativ schlechten Vorbereitung des Vorverbrennungsgemisches und damit zu einer erheblichen Rubildung, sondern scheinbar auch zu einer besonders starken Ruoxidation fuhrt. Daruber hinaus erweist sich die Strahlstruktur fur die DNBE/n-Octanol Mischung und des n-Heptan als sehr ahnlich, was darauf hindeutet, dass der Nettoeekt von Fluchtigkeit und Sauerstogehalt im Kraftsto schwach ist.weiterlesen

Dieser Artikel gehört zu den folgenden Serien

Sprache(n): Deutsch

ISBN: 978-3-9588635-8-3 / 978-3958863583 / 9783958863583

Verlag: Verlag Günter Mainz

Erscheinungsdatum: 10.08.2020

Seiten: 112

Autor(en): Thomas Michael Raffius

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