Im Forschungsprojekt LEANition wurden die Möglichkeiten und Grenzen einer gespülten Vorkammerzündung in PKW-Ottomotoren als ein wesentlicher Enabler für zukünftige hocheffiziente Ottomotoren aufgezeigt.
Die Vorkammer ist ein kleiner Zündraum um die Zündkerze, der durch Übertrittskanäle mit dem Hauptbrennraum verbunden ist. Zusätzlich zum normalen Ladungswechsel über die Übertrittskanäle, kann die Vorkammer aktiv mit einem Kraftstoff-Luft-Gemisch versorgt werden. Speziell im Teillastbereich kann so ein effizientes und schadstoffarmes Brennverfahren mit stark verdünnter Ladung (homogen mager oder hohe Restgasanteile) ermöglicht werden. In diesen Betriebspunkten wäre mit konventioneller Funkenzündung kein stabiler Motorbetrieb realisierbar. Kern des Projektes war die Verwendung leichtsiedender Bestandteile des Ottokraftstoffs aus dem Benzintank zur Gemischanreicherung in der Vorkammer.
rechts: O: Vorkammerzünd. unter kontrollierten Bed. in reaktiver Umgebung mittels Überlagerung von Highspeed-Schlierentechnik und OH*-Chemilumineszenz. U: Abgleich zw. 3D-CFD-Simulation und optischer Aufnahme am Transparentmotor. (Quelle: FAU LTT)
Im Forschungsprojekt LEANition wurden verschiedene moderne Entwicklungstools zusammengeführt, um die charakteristischen Eigenschaften und wesentlichen Stellparameter der aktiven Vorkammerzündung zu identifizieren und damit die Basis für die spätere Entwicklung eines serientauglichen Systems zu legen. Dazu gehörten 3D-CFD-Simulationen, Versuchsreihen an einem aktuellen Vollmotor sowie optische Untersuchungen. Dabei kamen sowohl ein speziell entwickeltes Brennkammer-Modul ebenso wie ein optisch zugänglicher Einzylindermotor zum Einsatz. Dadurch wurden die Zündprozesse innerhalb der Vorkammer als auch die Einflüsse der Zündung auf das Brennverfahren näher charakterisiert. Durch das Versorgungssystem der Vorkammer kann ein stabiler Betrieb bei sehr hohen Restgasanteilen mit hoher Effizienz im Teillastbereich dargestellt werden. Gleichzeitig kann die Motoreffizienz bei hoher Motorlast verbessert werden.