Einhubtriebwerk (RCM)

  Abbildung des RCM Experiments Urheberrecht: © HGD

Einhubtriebwerk (RCM)

Die HGD RCM ist eine Eintakt-Monokolbenmaschine, die in erster Linie zur Untersuchung des Selbstzündungsverhaltens und zur Unterstützung bei der Entwicklung detaillierter kinetischer Modelle von Kraftstoffen eingesetzt wird. Abgesehen von ihrem primären Zweck wird sie auch zur Gewinnung wertvoller Informationen über Zwischenspezies eingesetzt, wenn sie mit einem schnellen Probenahmesystem und einem Gaschromatograph-Massenspektrometer/Flammenionisationsdetektorsystem (GCMS/FID) gekoppelt wird. Untersuchungen zu den Selbstzündungsprozessen können mit der Visualisierung von Zündphänomenen wie der Vorzündung erweitert werden und auch die intrinsische Lumineszenz im sichtbaren Spektralbereich von Rußpartikeln untersuchen. Diese Aspekte der Anlage helfen beim Verständnis der verschiedenen Phänomene, die für die Oxidation eines Kraftstoffs relevant sind, und liefern wichtige Validierungsziele für die Entwicklung kinetischer Mechanismen.

Die wichtigsten Konstruktionsparameter

Bohrung x Hub : 50 x 250 mm

Variables Verdichtungsverhältnis : 9 - 32

Auslegungsreaktordruck : 1000 bar

Erreichter Verdichtungsdruck : 160 bar

Messregime : 4 - 200 ms , Niedrig- bis Mitteltemperaturregime

Funktionelle Beschreibung

Der RCM besteht aus drei mechanisch miteinander verbundenen Teilen, nämlich dem pneumatischen Teil, dem hydraulischen Teil und dem Reaktor. Das vorgemischte Brennstoff-Luft-Gemisch mit einer gewünschten Stöchiometrie wird in die beheizte Reaktionskammer eingeführt. Der Monokolben wird pneumatisch komprimiert und hydraulisch verriegelt und freigegeben, um eine schnelle Kompression zu erreichen, die zu einem Kompressionsereignis und einem Zündereignis nach einer bestimmten Verzögerungszeit führt. Diese Verzögerungszeit wird als Zündverzugszeit definiert, die für einen bestimmten Brennstoff charakteristisch ist. Die aus der temperaturabhängigen Zündverzugszeit gewonnenen Datensätze für verschiedene Drücke und stöchiometrische Verhältnisse dienen als Grundlage für die Validierung komplexer kinetischer Modelle potentieller Zielbrennstoffe.

Die Kenntnis der Spezies-Molfraktionen als Funktion der Zeit, bietet ein intrinsisches Validierungsziel für die Entwicklung von Mechanismen. Eine Probe aus dem Reaktionskern kann an jedem beliebigen Punkt während der Zündverzögerung entnommen und im Shimadzu GCMS/FID-System, das am HGD verfügbar ist, analysiert werden.

Die Visualisierung des Zündprozesses wird mit Hilfe einer hochdruckfesten Glasendwand und einer Hochgeschwindigkeitskamera ermöglicht. Dies liefert nicht nur kritische Einblicke in den Selbstzündungsprozess, sondern öffnet auch neue Türen zur Kopplung weiterer Diagnostik mit dem RCM.

 
RCM Video