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Entwicklung eines Gemischbildungsverfahren zur Emissionsminimierung durch Heiß-Dieseleinspritzung

 

Mit dem Projekt wurde das Ziel verfolgt, mit Hilfe von heißem Dieselkraftstoff eine bessere Homogenisierung der Zylinderladung und damit eine schadstoffärmere Verbrennung zu realisieren. Hierzu wurden theoretische Betrachtungen bezüglich des Verdampfungsverhaltens wie auch hinsichtlich der extremen thermischen Beanspruchungen für das Einspritzsystem angestellt. In einem weiteren Schritt wurden ein Druckerhitzer, der 400 °C heißen Dieselkraftstoff bei 400 bar zur Verfügung stellt, sowie ein entsprechender Heißdiesel-Injektor entwickelt.

Die Vorerprobung erfolgte auf einem Injektorprüfstand. Hier zeigte sich, dass bei Atmosphärendruck zwischen 200 und 300 °C die mechanische Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffes in eine Verdampfung übergeht. An einem Forschungsmotor FM 16 erfolgte die motorische Erprobung des Heißdieselsystems. Die starke Absenkung des Raildrucks gegenüber herkömmlichen Common-Rail-Einspritzsystemen führte zu einer starken Zunahme der Emissionen.

Allein die Einspritzung von heißem Dieselkraftstoff konnte die Verbrennung wieder deutlich stabilisieren und das Emissionsniveau signifikant senken. Hervorzuheben ist die Möglichkeit, beliebige Voreinspritzzeitpunkte und -dauern verwirklichen zu können, ohne dass Ventile oder Laufbuchsen durch eine Kraftstoffanlagerung gefährdet werden. Hierbei wurde auch der Zustand der homogenen Selbstzündung mit sehr niedrigen Stickoxid-Emissionen realisiert. Weiterer Entwicklungsbedarf wird in einer Anhebung des Raildrucks und einer Optimierung von Einspritzbild und Kolbenmuldengestaltung gesehen.

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