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M. Kern:
"Ermittlung kritischer Arbeitsbereiche und Betriebszustände beim kanaleinspritzenden Ottomotor und deren Bewertung im Hinblick auf Partikelemissionen";
Supervisor: B. Geringer, P. Hofmann; Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik (IFA), 2015; final examination: 2015-11-04.

Da die Gesetzgebung der Europäischen Union bezüglich Partikelemissionen bei Kraftfahrzeugen zukünftig auch den kanaleinspritzenden Ottomotor umfasst, werden in dieser Arbeit die Einflüsse verschiedener Motorparameter und unterschiedlicher Betriebsstrategien auf die Partikelemissionen untersucht.

Eine der schwierigsten Herausforderungen bei der Schadstoffminderung stellt der Motorkaltstart dar, weil sich der Kraftstoff an den noch nicht betriebswarmen Brennraum- und Saugrohrwänden niederschlägt und somit die Gemischbildung
negativ beeinflusst wird. Aus diesem Grund wird der Anstieg der Partikelanzahlen in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur untersucht.

Als weiterer Variationsparameter wird der Raildruck betrachtet, da eine Erhöhung des Einspritzdruckes eine höhere Gemischbildungsenergie zur Folge hat und diese Vorteile hinsichtlich des Emissionsverhaltens mit sich bringt.

Eine Variationsgröße, die nicht nur die Partikelemissionen, sondern auch die übrigen Schadstoffemissionen beeinflusst, ist das Luftverhältnis >... Bei der Variation dieser Größe wurde insbesondere die Zunahme der Partikelanzahlen durch Anreicherung des Luft-Kraftstoffgemisches betrachtet.

Der Vorgang der Gemischbildung wird stark vom Spray-Targeting und vom Einspritz-Timing beeinflusst. Aus diesem Grund wurden drei verschiedene Injektor Typen, welche unterschiedliche Spraygeometrien aufweisen, untersucht. Hierbei zeigten Injektoren mit einem breiteren Spraykegel Vorteile im Hinblick auf die
Partikelemissionen. Zudem wurde eine Einspritzende-Variation durchgeführt und die Vor- bzw. Nachteile von vorgelagerter und saugsynchroner Einspritzung diskutiert, wobei sich für die unterschiedlichen Injektoren auch unterschiedliche Einspritzende als optimal erwiesen.

Um die Auswirkungen der oben genannten Variationsparameter auf die Verbrennung untersuchen zu können, wurde die Videotechnik herangezogen. Betrachtet man die Verbrennung, so kann anhand der Flammenhelligkeit zwischen Vormischflammen und
Diffusionsflammen unterschieden werden. Die so genannte Vormischflamme, welche
bei der Verbrennung eines homogenen Gemisches mit stöchiometrischer Zusammensetzung entsteht, besitzt eine geringere Helligkeit als die Diffusionsflamme. Die in angereicherten Gemischzonen ablaufende Diffusionsverbrennung ist die Hauptquelle für die Bildung von Partikeln. Daher lässt sich auf sehr einfache Weise feststellen, an welchen Stellen im Brennraum die Verbrennung in heterogener Ladung abläuft und somit auch wo die Partikel entstehen.