oder Emulsionseinspritzung auf die homogene Dieselverbrennung

2.1 Einspritzung und Strahlausbreitung bei dieselmotorischen Drücken
Neuere Untersuchungen stützen die These, dass bei der dieselmotorischen
Einspritzung am Düsenaustritt bereits eine Zweiphasenströmung vorliegt
[Fat97]. Der Strahlkern scheint somit eher ”dicht” zu sein, d.h. in Ligamente
zerfallen oder von Gas- bzw. von Dampf-Blasen durchsetzt, als ”intakt”,
d.h. einphasig und zusammenhängend. Bis zu demjenigen Abstand von der
Düse, nach dem der dichte Strahlkern komplett zu einzelnen Tropfen zerfallen
ist, spricht man vom Nahfeld, 2 stromab vom Fernfeld. Im Fernfeld geben
die oft zitierten Korrelationen nach Hiroyasu [HA90] und Naber [NS96] die
Eindringtiefe LG(t ) von Sprays folgendermaßen an3 :
� �0,25 ∆p
LG(t ) = A1 (D· t ) 0,5
für t>tbr (2.4)
̺g
tbr = A2(̺f · D)(̺g· ∆p) −0,5
∆p : DruckdifferenzRail−Brennraum
̺ g /f : DichteGas/Kraftstoff
A1, A2 : Konstanten
tbr : Zeit bis zum vollständigen Spray-Aufbruch
(2.5)
Die für hohe Gasdichten ermittelte Korrelation zeigt somit nach der Aufbruchzeit
tbr bei zunehmender Gasdichte eine geringere Eindringtiefe. Die Strahlspitzengeschwindigkeit
nimmt mit der Zeit (bzw. mit dem Abstand von der
Düse) ab. Im Gegensatz zum Fernfeld wird während der Aufbruchphase oftmals
eine lineare Eindringtiefe L∼ t 1 beobachtet.
Der Spraykegelwinkel ψG ist ein wichtiges Maß für den Lufteintrag in den
Spray und hat demzufolge einen Einfluss auf die Tropfengeschwindigkeit, -
größe und -verdampfung. Neben dem Dichteverhältnis ̺g /̺f hängt dieser
von der Geometrie der Düse ab. Dies ist primär das Längen- zu Durchmesserverhältnis
L/D [Ofn01], ferner aber auch die Düsenkonizität [SKB + 03]. Nach
Ausbildung eines stationären Sprays gibt die Gleichung nach Hiroyasu und
Arai [HA90] den Spraykegelwinkel folgendermaßen wieder:
� �−0,22 � �0,15 � �0,26 L D ̺g
ψG = 83,5· · · . (2.6)
D
2 Bewegt man ein Drahtgitter entlang der Strahlachse, so stellt sich bis zu diesem Abstand zwischen der Düse
und dem Gitter ein elektrischer Strom ein, wenn dazwischen eine Potentialdifferenz angelegt wird [HA90].
3 Typische Dieseleinspritzkonfiguration: Einspritzdruck im Bereich mehrerer hundert bar, Mehrloch-Düsen,
hohe Gasdichte entsprechend Kolbenposition um OT.
13
DS
̺f