Twin-Jet

Einspritzverfahren für eine optimierte Verbrennung in Ottomotoren

Mehr als 80 Pro­zent der welt­wei­ten PKW-Antriebe sind Otto­mo­to­ren. Bei die­sem Antriebs­kon­zept stellt die Kom­bi­na­ti­on aus Down­si­zing und Ben­zin­di­rekt­ein­sprit­zung der­zeit die bedeu­tends­te Tech­no­lo­gie zur Ver­brauchs­sen­kung und damit CO2-Redu­zie­rung dar.

Im For­schungs­pro­jekt „Twin-Jet“ wur­den ein neu­es Zer­stäu­bungs­kon­zept für die Ben­zin­di­rekt­ein­sprit­zung unter­sucht und Tech­ni­ken ent­wi­ckelt, um die Aus­wir­kun­gen von Druck­schwan­kun­gen, die in allen heu­ti­gen Hoch­druck­ein­spritz­sys­te­men auf­tre­ten, zu mini­mie­ren. Bei der Doppelstrahl-Zerstäubung wird im Kol­li­si­ons­punkt von je zwei Ein­spritz­strah­len eine Flüs­sig­keits­la­mel­le gebil­det, die in Form eines neu­en gemein­sa­men Sprays zer­fällt. Es konn­ten Injek­t­oraus­le­gun­gen gefun­den wer­den, wel­che die Geo­me­trie der ent­ste­hen­den Sprays sehr gut an die Anfor­de­run­gen der Ben­zin­di­rekt­ein­sprit­zung anpas­sen. Eine sehr gute Zer­stäu­bungs­qua­li­tät mit Sauter-Durchmesser von 15 μm wird mit dem Zer­stäu­bungs­prin­zip bereits bei mode­ra­ten Ein­spritz­drü­cken von etwa 50 bar erreicht. Die Funk­ti­on der Injek­to­ren konn­te auch unter Betriebs­be­din­gun­gen nach­ge­wie­sen wer­den, bei denen Flash­boi­ling, also eine schlag­ar­ti­ge Ver­damp­fung durch spon­ta­ne Druck­ab­sen­kung, auf­tritt.

Auch bei höchs­ten Ein­spritz­drü­cken konn­te die Ein­dring­tie­fe der Sprays begrenzt wer­den, was eine geziel­te Luft­er­fas­sung unter Ver­mei­dung von Bau­teil­be­net­zun­gen ermög­licht.

Neben den gewon­ne­nen Vor­tei­len in der Spray­ge­ne­rie­rung für Otto­mo­to­ren konn­te an ben­zin­be­trie­be­nen Common-Rail Sys­te­men eine effek­ti­ve Dämp­fung von Druck­pul­sa­tio­nen durch porö­se Kör­per nach­ge­wie­sen wer­den.

Erfolgskurs: Marktpositionierung für Hightech-Entwicklungen

Am For­schungs­pro­jekt „Twin-Jet“ arbei­te­ten von Mit­te 2012 bis Ende 2014 der Lehr­stuhl für Pro­zess­ma­schi­nen und Anla­gen­tech­nik sowie der Lehr­stuhl für Tech­ni­sche Ther­mo­dy­na­mik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg zusam­men mit der BMW Group, der FMP Tech­no­lo­gy GmbH, der Gei­ger Fer­ti­gungs­tech­no­lo­gie GmbH und der Robert Bosch GmbH. Das Pro­jekt wur­de von der Baye­ri­schen For­schungs­stif­tung hier­bei mit rund 600.000 Euro unter­stützt. Dem inter­es­sier­ten Fach­pu­bli­kum konn­ten die Ergeb­nis­se im Novem­ber 2015 beim Bayern-Innovativ-Symposium „Effi­zi­enz im Antriebs­strang“ prä­sen­tiert und eine gute Mög­lich­keit zur Markt­po­si­tio­nie­rung der neu­en Tech­no­lo­gie gege­ben wer­den.