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Spraysimulation

Die Direkteinspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum bildet die Grundlage für den Gemischbildungsvorgang in einem Dieselmotor, währenddessen erfolgt der Eintrag des Kraftstoffes im klassischen Ottormotor in das Saugrohr. Seit einigen Jahren wird auch die Direkteinspritzung von einigen Automobilherstellern im Ottomotor angwendet.

Um den Arbeitsprozess eines direkteinspritzenden Verbrennungsmotors abbilden zu können, müssen die physikalischen Prozesse bei der Einbringung des Kraftstoffes in den Brennraum mit betrachtet werden. Zu diesen Prozessen gehören:

  • Kavitationseffekte in der Einspritzdüse
  • Primärzerfall in der Nähe der Düse
  • Sekundärzerfall und
  • Verdampfung.

Für alle Effekte wird ein Modell benötigt. Die Summe aus den Einzelmodellen bildet dann das Spraymodell.

Nach der Aufstellung des Modells erfolgt die Validierung anhand experimenteller Daten, wobei üblicherweise Druckkammeruntersuchungen die Grundlage bilden. Dies ergibt sich aus der beschränkten messtechnischen Zugänglichkeit im Motor. Abb. 1 zeigt den Vergleich von Simulation und Experiment anhand der makroskopischen Sprayeigenschaft, Penetration. Es kann gezeigt werden, dass eine sehr gute Übereinstimmung der numerischen Simulation mit dem Experiment erreicht wird. Die berechnete räumliche Verteilung der Spraywolke in der Druckkammer stellt Abb. 2 dar. Dieses Ergebnis wird ebenfalls durch das Experiment gestützt.

Neben den experimentellen Möglichkeiten der FVTR GmbH Einspritzvorgänge zu untersuchen und zu bewerten, besitzt sie auch die Möglichkeit Ergebnisse aus dem Experiment mittels numerischer Simulation zu bestätigen und die Detailtiefe zu erhöhen. Gerne bieten wir unser Know-How auf diesem Gebiet für Forschungs- und Industriezwecke an.

Abb. 1: Vergleich von Simulation und Experiment anhand der Spraypenetration Abb. 2: Berechnete räumliche Verteilung von Spraypaketen in der Rechendomain

 

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