Kombinierte Verbrennung brennraumintern gemischter Kraftstoffe mit unterschiedlichen Zündwilligkeiten untersucht am Beispiel von Diesel und Benzin

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einem neuen Ansatz zur Steuerung kinetisch kontrollierter Brennverfahren für Ottokraftstoffe. Dabei werden zwei Kraftstoffe mit unterschiedlicher Zündwilligkeit erst im Brennraum miteinander gemischt. Am Beispiel von Diesel als zündwilligem Kraftstoff und Benzin als Kraftstoff mit nur geringer Neigung zur Selbstzündung werden die maßgeblichen Stellgrößen dieses neuartigen Dual-Fuel-Brennverfahrens identifiziert und deren Auswirkungen auf den Verbrennungsablauf, die Schadstoffemissionen und die mechanische Motorbelastung untersucht. Um ein möglichst genaues Bild der kombinierten Verbrennung von Diesel und Benzin zu erhalten, werden umfangreiche experimentelle Untersuchungen durchgeführt und ein spezielles thermodynamisches Analysemodell entwickelt. Des Weiteren wird der Ablauf der Verbrennung mittels der Chemilumineszenz des OH*-Radikals und der Zwei-Farben-Methode detailliert analysiert. Der Einfluss der dieselmotorischen Gemischbildung wird durch die Visualisierung der Dieseleinspritzung beurteilt. Neben den grundlegenden Erkenntnissen über den Verbrennungsablauf und die Möglichkeiten zur Steuerung der kombinierten Verbrennung von Diesel und Benzin zeigt die Arbeit verschiedene Strategien zur Reduktion der mechanischen Motorbelastung auf. Schließlich wird das Potenzial des Brennverfahrens an verschiedenen Betriebspunkten im Kennfeld unter Beweis gestellt. Selbst bei hohen Lasten und Drehzahlen kann die Verbrennung zuverlässig über die Dieseleinspritzung gesteuert werden und es ergeben sich äußerst geringe Ruß- und NOx-Emissionen bei gleichzeitig akzeptabler Motorbelastung. Die in dieser Arbeit vorgestellte kombinierte Verbrennung brennraumintern gemischter Kraftstoffe mit unterschiedlichen Zündwilligkeiten stellt ein Brennverfahrenskonzept mit großem Potenzial zur innermotorischen Einhaltung zukünftiger Abgasgrenzwerte dar. Die bekannten Nachteile kinetisch kontrollierter Brennverfahren können dabei weitgehend überwunden werden.