Experimentelle und numerische Untersuchungen der instationären dynamischen Innenströmung in Dieselinjektoren

Das Brennverhalten von Dieselmotoren wird wesentlich durch die Hochdruck-Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum bestimmt. In dieser Arbeit wird eine detaillierte Untersuchung der transienten kleinskaligen Strömungsvorgänge im Innern von Hochdruck-Dieselinjektoren durchgeführt. Der Fokus liegt hierbei auf der Mehrphasen- und Kavitationsmodellierung dieser Vorgänge, wobei als wesentliches Element für die numerische Berechnung auch die Bewegung der Düsennadel und die Nadelsitzkavitation mitberücksichtigt werden. Dazu sind mehrere Mehrphasenmodelle und Kavitationsmodelle kombiniert untersucht worden. Es konnte ein dominierender Einfluss des Mehrphasenmodelles gegenüber dem Kavitationsmodell gefunden werden. Ein weiterer Teil dieser Arbeit behandelt experimentelle Untersuchungen der transienten Kavitationsvorgänge mittels Schattenrissverfahren in optisch zugänglichen Zwei-Loch-Einspritzdüsen, die erstmalig mit Spritzlochdurchmessern von nur 90 µm hergestellt werden konnten. Es war hier möglich, Einspritzdrücke von bis zu 700 bar zu erreichen. Dies ermöglichte erste direkte Vergleiche zu den Berechnungen. Durch einen Abgleich der experimentellen Daten mit den numerischen Berechnungen konnte auch eine gezielte Übertragbarkeit auf andere Geometriegrößen erreicht werden. In Geometrieparameterstudien konnten Potentiale für die Entwicklung von weiteren Injektorgeometrien und deren starke Abhängigkeit der instationären Vorgänge aufgezeigt werden.