Leichte SpracheMessung und Berechnung des Düsendurchflusses und der Temperaturen
Keramische Drucksensoren (links) werden auf dem Prüfkörper (rechts, mit zentraler Drosselbohrung) verklebt (Mitte, Detailaufnahme), (Quelle Technische Universität München, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen)
Moderne Common-Rail Dieseleinspritzsysteme arbeiten mit hohen Drücken um 2500 bar und ermöglichen damit eine optimale Gemischbildung und Verbrennung bei niedrigsten Partikel- und Stickoxidemissionen. Die Auslegung dieser Systeme erfordert heute einen hohen experimentellen Aufwand, da die verfügbaren Simulationswerkzeuge für kleinste Drosselbohrungen bei höchsten Drücken noch keine befriedigenden Ergebnisse liefern.
An der Technischen Universität München wurde ein spezieller Hydraulikprüfstand entwickelt und aufgebaut, der die Vermessung von Drosselstellen bei Drücken bis 3000 bar ermöglicht. Unter Beteiligung der Technischen Hochschule Deggendorf und von zwei Unternehmen wurden geeignete Messtechniken entwickelt, um die während der Durchströmung auftretenden Phänomene (z. B. Kavitation, Temperaturänderung, Geschwindigkeitsprofil) innerhalb einer Drosselbohrung zu erfassen.
Die erzielten Ergebnisse zeigen, dass eine lineare Extrapolation der üblicherweise bei 100 bar Prüfdruck gewonnenen Durchflussbeiwerte in den relevanten Bereich bis 3000 bar nicht zulässig ist. Vor allem Kavitationseffekte führen hier zu einer Reduktion der theoretisch möglichen Durchflussmenge, wie an transparenten Prüfdrosseln nachgewiesen werden konnte. Mit den gewonnenen Messwerten und phänomenologischen Beobachtungen kann nun die rechnerische Auslegung von Einspritzsystemen schneller und effizienter erfolgen.
