Zyklische Schwankungen der geregelten Oberflächenzündung in homogen kompressionsgezündeten Gasmotoren

• Antragsteller: Professor Dr. Maurice Kettner
• Fachliche Zuordnung: Strömungs- und Kolbenmaschinen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 536805048

Im Fokus des Forschungsvorhabens stehen Untersuchungen zu den Ursachen zyklischer Schwankungen bei der geregelten Oberflächenzündung in einem homogen kompressionsgezündeten Gasmotor. Neben der Identifikation der wesentlichen Einflussfaktoren bei der Entstehung der zyklischen Schwankungen sollen deren physikalische Wirkmechanismen untersucht und erklärt werden. In diesem Kontext geht aus dem aktuellen Stand der Forschung hervor, dass die Phase der initialen Flammenkernbildung von zentraler Bedeutung ist. Die zu untersuchenden Forschungsfragen konzentrieren sich daher auf den Entflammungsprozess bei der Oberflächenzündung. Zu diesem Zweck werden experimentelle Untersuchungen und numerische Simulationen verwendet. Es wird untersucht, ob die Entflammung in den Bereichen nahe der heißen Oberfläche stattfindet, in denen der Temperaturgradient am geringsten ist. Für diesen initialen Entflammungsort wird untersucht, ob eine Abhängigkeit von den Strömungsverhältnissen im Umfeld der heißen Oberfläche vorliegt. Im Hinblick auf die Ausprägung von zyklischen Entflammungsschwankungen wird angenommen, dass diese aus Änderungen des Zeitpunktes und des Ortes der initialen Flammenkernbildung resultieren. Diese Annahme soll überprüft werden. Neben den Strömungs- und Temperaturbedingungen beeinflusst die Kraftstoffreaktivität den Entflammungsprozess. Da Erdgas, Wasserstoff und Ammoniak stark unterschiedliche Entflammungseigenschaften aufweisen, werden diese drei Gase zur Untersuchung des Einflusses der Kraftstoffreaktivität eingesetzt. Dabei steht die Frage im Vordergrund, ob eine höhere Kraftstoffreaktivität die Ausbildung zyklischer Entflammungsschwankungen begünstigt oder vermindert. Abschließend wird angestrebt, die erhobenen Daten zur Formulierung eines physikalischen Zusammenhangs in Form eines mathematischen Modells zu nutzen, mit dem der Einfluss der untersuchten Faktoren auf die Oberflächenzündung beschrieben werden kann. Im Hinblick auf praktische Anwendungen sollen aus diesem Modell Ansätze zur Optimierung der Prozessführung oder der Brennraumgeometrie abgeleitet werden, mit denen die zyklischen Schwankungen der Oberflächenzündung reduziert werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen