Projektleitung:	Prof. Dr.-Ing. Horst Rulfs
Mitarbeiter:	Dipl.-Ing. M. Wöhnke
Laufzeit:	01.01.1993 - 28.02.1996

Die Entwicklung von mittelschnellaufenden Dieselmotoren mit verbesserten Kraftstoffverbräuchen und reduzierten Schadstoffemissionen wird maßgeblich durch die Qualität der Kraftstoff-Einspritzsysteme bestimmt. Zukünftige Anforderungen setzen optimierte Einspritzverläufe mit sehr hohen Einspritzdrücken von etwa 1.500 bar voraus. Aufgrund von Rückwirkungen treten auf der Niederdruckseite Druckstöße bis etwa 100 bar und Kavitation ("Dampfblasenbildung") in der Absteuerbohrung des Einspritzpumpenzylinders auf. Beim Zusammenfallen ("Implosion") der Kavitationsblasen entstehen impulsartige Druckstöße. Sie führen mit einem dabei auftretenden hochenergetischen Flüssigkeitsstrahl zu großen flächigen Materialabtragungen.

Diese Kavitationsschäden sind aus der Praxis seit längerem bekannt. Es mehren sich jedoch Meldungen, nach denen Kolben und Zylinder der Einspritzpumpen bereits nach knapp 10.000 Betriebsstunden ausgetauscht werden mußten.

Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens war es daher, die grundlegenden Zusammenhänge der komplexen Kavitationserscheinungen in der Absteuerbohrung zu ermitteln und den Einfluß betrieblicher und konstruktiver Parameter zu untersuchen. Dazu wurden die Kavitationserscheinungen mit einem bildgebenden Verfahren in Kombination mit Drucksensoren identifiziert.

Um den Einbau des Optiksystems zu ermöglichen, wurde ein Prüfstand mit einer großen Einspritzpumpe (Kolbendurchmesser 47 mm) aufgebaut. Die Beobachtung der Kavitationserscheinungen erfolgt durch Fenster aus Saphir gleichzeitig aus drei Blickrichtungen. Mittels einer extremen Kurzzeitbelichtung (10 ms) können hochgeschwindigkeitsähnliche Videobilder erfaßt, digitalisiert und archiviert werden.

Erstmals konnten diese komplexen Kavitationsphänomene in Videosequenzen dargestellt werden. Hieraus sind neue Ansätze zur Erklärung der vielfältigen Kavitationsschäden entwickelt worden. Untersuchungen mit geänderten Pumpenelementen zeigten die Möglichkeiten und Grenzen konstruktiver und betrieblicher Abhilfemaßnahmen auf.