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Eine verlässliche Energieversorgung und die Unabhängigkeit von Energie bestimmter Länder wurden
im Jahr 2022 sowohl für Gesellschaft als auch Wirtschaft besonders relevant. Konventionelle
Energieträger wie Öl und Gas müssen daher nicht nur aus ökologischer sondern auch aus
politischer Sicht durch regenerative Energieformen ersetzt werden. Regenerative Energieformen
stellen bis zu 40% der elektrischen Energieversorgung Deutschlands bereit und bestanden im Jahr
2021 zu 70% aus Windund Solarenergie. Wind- und Solarenergie sind jedoch aufgrund des
Sonnenstandes des Wetters und der Jahreszeit volatil und damit weniger berechenbar und
grundlastfähig als bisherige konventionelle Energieformen. Die Volatilität dieser
Energielieferungen kann durch die Speicherung der Energie in flüssigen Kraftstoffen überwunden
werden da diese eine hohe Energiedichte aufweisen leicht gelagert und transportiert werden
können. Die gespeicherte Energie kann dann durch Verbrennung zurückverwandelt werden. Um die
bei der Verbrennung entstehenden Emissionen zu verringern müssen verbesserte
Verbrennungsprozesse entwickelt werden. Zudem sind sowohl konventionelle als auch neuartige
Verbrennungsprozesse nicht vollständig verstanden. Die optische Verbrennungsdiagnostik kann
dabei helfen Daten wie Molekülkonzentrationen und Temperaturen räumlich und zeitlich
aufgelöst im Inneren einer Verbrennung bereitzustellen um hocheffiziente und emissionsarme
Verbrennungstechnologien zu entwickeln. In dieser Arbeit wird eine neuartige
Verbrennungstechnik einer reaktivitätsgesteuerten Kompressionszündung (RCCI) mit kreuzenden
Brennstoffstrahlen unterschiedlicher Reaktivität analysiert. Dazu werden Vermischung Zündung
und Verbrennung der beiden Brennstoffe unter Verwendung von Natrium als Tracer untersucht um
die Parameter für die Einspritzungen der Brennstoffe mit unterschiedlicher Reaktivität zu
bestimmen. Diese Tracer-Technik wird zum ersten Mal auf eine RCCI-Verbrennung angewandt und
kann die Verbrennungszonen beider Kraftstoffe auflösen um zu bestimmen inwieweit die
Verbrennungsbedingungen homogen sind. Basierend auf den ermittelten Einspritzparametern wird
die RCCI-Verbrennung dann mit zwei-Photonen-laserinduzierter Fluoreszenz (TPLIF) analysiert um
Emissionsdaten in einem frühen Verbrennungszustand der Hauptverbrennung und in der Abgasphase
nach Beendigung der Verbrennung zu erhalten. Dazu werden unverbrannte Kohlenwasserstoffe sowie
Kohlenmonoxid während der Vor- und Hauptverbrennung und in der Phase nach Beendigung der
Reaktionen ähnlich einer Abgasphase untersucht. Die Bestimmung von Molekülkonzentrationen
erfordert präzise Temperaturmessungen. Um Stickoxide bei der zweistufigen Verbrennung von
n-Pentan abzuschätzen und erstmals ortsaufgelöste quantitative Realtemperaturdaten zu
bestimmen werden in dieser Arbeit sowohl der Effekt der Raman-Streuung an Stickstoff als auch
der Effekt der laserinduzierten Fluoreszenz an Stickstoffmonoxid genutzt. Die gemessenen
Temperaturdaten liefern dabei erste Einblicke in die räumlich aufgelöste Temperaturverteilung
während der ersten Stufe der Zündung was für Simulations- modelle von großer Bedeutung ist.
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