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Messtechnische Erfassung primärer Strahlstrukturen von Benzin- und Dieselsprays

Von:

Alexander Neubauer

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In dieser Arbeit wird der Primärzerfall eines modernen Diesel- wie auch Ottoinjektors umfassend messtechnisch charakterisiert. Mit Hilfe der gewonnen Messdaten werden die grundlegenden Zerfallsmechanismen identifiziert. Die Erfassung der Messdaten gliedert sich dabei in die Bereiche Aufnahme der Spraystruktur, Bestimmung der Geschwindigkeitsverteilung, Erfassung der Massenverteilung im Spray sowie einer geometrischen und hydraulischen Grundcharakterisierung des Gesamtsprays. Im mikroskopischen Bereich werden dazu einfach wie mehrfach belichtete Röntgenphasenkontrastaufnahmen zur Erfassung der Struktur beziehungsweise der Geschwindigkeitsverteilung durchgeführt. Außerdem werden die Struktur mittels Light Sheet Fluorescence Microscopic Imaging sowie die Massenverteilung mit Hilfe von Röntgenabsorptionsmessungen erfasst. Zur makroskopischen Charakterisierung wird die Schlierenmesstechnik für das Dieselspray sowie die Schattenwurftechnik für das Ottospray herangezogen. Die hydraulische Vermessung erfolgt mit Hilfe des hydraulischen Druckanstiegssystems. Für den Ottoinjektor wird der Einspritzdruck von 100 bar bis 240 bar variiert, für den Dieselinjektor von 250 bar bis 1500 bar. Beide Injektoren sind als drei-Loch Düsen mit gleichmäßig über den Umfang verteilten Löchern ausgeführt, da mit dieser Anordnung und Anzahl der bestmögliche Kompromiss aus voller optischer Zugänglichkeit der einzelnen Spraykeule und seriennaher Düseninnenströmung erreicht wird. Um das komplexe Signal der Phasenkontrastmessungen vor allem bei der Überlagerung von Tropfen besser zu verstehen, wird eine Methodik entwickelt, um das Phasenkontrastsignal beliebiger Geometrien zu simulieren.