In diesem Forschungsprojekt wurde der Einfluss einzelner Kraftstoffeigenschaften und -bestandteile auf die gesamte ottomotorische Reaktionskette – von der der Sprayausbreitung über das Verdampfungsverhalten bis hin zur Entzündung und Flammenausbreitung – untersucht, modelliert und simuliert.
Die unterschiedlichen Eigenschaften der Ottokraftstoff-Komponenten wirken sich unter den Temperatur- und Druckbedingungen, wie sie in direkteinspritzenden Ottomotoren vorliegen, erheblich aus. Sie beeinflussen bereits das Sprayverhalten signifikant, bis hin zur Verdopplung der Eindringtiefe. In der Verdampfung kann eine teilweise Separation der Komponenten auftreten, in der Verbrennung können deutliche Unterschiede im Flammenausbreitungsverhalten.
rechts: Sprayausbreitung und Verdampfung unterschiedlicher Kraftstoffkomponenten (Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für technische Thermodynamik)
Die häufig als biogene Bestandteile genutzten kurzkettigen Alkohole (Ethanol, Butanol) zeigen in der Mischung mit mineralölbasierten Kohlenwasserstoffen in der Verdampfung ein stark betriebspunktabhängiges Verhalten, das erheblich von thermodynamisch idealisierten Modellen abweicht. Hinsichtlich der Zündbedingungen zeigte sich der Einspritzzeitpunkt als über die Verdampfungskühlung dominanter Einfluss. In der Flammenausbreitung konnten alle gemessenen Daten (Reinstoffe, binäre und ternäre Mischungen, Benzin und Restgaseinfluss) sehr gut mit Daten zur laminaren Flammengeschwindigkeit („Heat-Flux-Mehode“) korreliert werden. Durch die Zusammenfassung des gewonnen Wissens in Modellen ist das Projektergebnis sehr gut nutzbar für zukünftige Motorentwicklungen.
