Analyse und Korrektur des geometrischen und thermischen Einflusses auf Einspritzratenmessungen bei Einsatz eines leitungsbasierten Messsystems

Zusammenfassung

Emissionen und Verbrauch von Diesel Verbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung werden stark vom Mischungsvorgang zwischen Luft und Kraftstoff während des Einspritzvorgangs beeinflusst. Der zeitliche Einspritzverlauf ist dabei ein Haupteinflussfaktor auf die zu erwartende Mischungsqualität und muss für eine optimale Verbrennungsentwicklung bekannt sein. Übliche Einspritzdauern im Bereich von wenigen Millisekunden erschweren eine direkte zeitlich hochauflösende Vermessung der Massen- beziehungsweise Volumenstromrate. In den letzten Jahrzehnten sind daher verschiedene indirekte Messverfahren entwickelt worden, die auf Basis von induzierten Duckänderungen in geschlossenen Kammern oder Leitungssystemen auf die gesuchte Einspritzrate schlussfolgern. Bei Verwendung einer mit Kraftstoff gefüllten Messleitung wird durch den Einspritzvorgang eine Druckwelle entlang der Leitungsachse induziert, welche am Anfang der Leitung gemessen wird (Bild 1) [4,1]. Im theoretischen Idealfall korreliert die gemessene Druckänderung direkt mit der Einspritzrate, wobei sich in realen Anwendungen Umrechnungsfehler durch variable Geometrien und Temperaturen sowie Reibungseffekte innerhalb der Messsysteme ergeben. Zur Analyse der verschiedenen Einflussfaktoren wird ein vorhandenes Messgerät mit einem Heizsystem sowie zusätzlichen Druck und Temperaturmessstellen ausgestattet und gleichzeitig mittels eines 1D Simulationsmodells abgebildet. Auf Basis der Messund Simulationsergebnisse wird ein Verfahren zur Korrektur von Druckmessung entwickelt, welches eine realistische Rückrechnung des Ratenverlaufs ermöglicht.