Untersuchungen zum Einfluss von Ethanolzumischung auf die Rußbildung bei der Benzindirekteinspritzung

Zusammenfassung

Diese Arbeit beschreibt die Untersuchung der Gemischbildung, Entflammung und Verbrennung bei der Benzindirekteinspritzung mit Ethanol-Benzingemischen in einer Einspritzkammer und in einem optisch zugänglichen Motor. Die Einspritzkammer wurde für die Verbrennungsexperimente mit einer Zündkerze ausgestattet, so dass die Sprayverbrennung unter „späten Einspritzbedingungen im Kompressionstakt“ nachgebildet werden kann. Spray- und Verbrennungsvorgänge wurden mit verschiedenen bildgebenden Hochgeschwindigkeits-Messtechniken untersucht. Zusätzlich wurden die bildgebende laserinduzierte Inkandeszenz (LII) als auch die Laser-Extinktionsmesstechnik zur Bestimmung der Partikelkonzentration eingesetzt. Obwohl die Zumischung von Ethanol meist zu einer reduzierten Partikelemission führt, wurden auch Betriebsmodi mit erhöhtem Partikelausstoß identifiziert. Dabei zeigen vor allem Gemische mit geringem Ethanolanteil (z.B. E20) höhere Partikelkonzentrationen als der Basiskraftstoff, besonders bei der „späten Einspritzung“. Unter diesen Bedingungen sind die chemischen Kraftstoffeigenschaften des Ethanolanteils, welche prinzipiell „rußhemmend“ wirken, weniger dominierend, wobei die physikalischen Effekte (z.B. die hohe Verdampfungsenthalpie) die Rußbildung fördern. Die Ergebnisse dieser Arbeit dienen dem besseren Verständnis der Rußentstehung und Rußoxidation von Biokraftstoffen unter motorischen Bedingungen.