Einfluss der Vorkammerauslegung auf die Optimierung der Zündfähigkeit von Methan und Ammoniak in einem fremdgezündeten Ottomotor

Die Herstellung und Nutzung synthetischer Kraftstoffe ist Gegenstand intensiver Diskussionen, da der direkte Einsatz elektrischer Energie beispielsweise im Mobilitätsbereich wesentlich effizienter ist. Die Energiedichten aktueller elektrischer Speichersysteme sind jedoch so gering, dass ihr Einsatz für energieintensive Anwendungen wie Nutzfahrzeuge, Flugzeuge oder Schiffe nicht realisierbar ist. Zudem existiert in vielen Regionen der Welt kein flächendeckendes Stromnetz. Aus diesen Gründen werden weltweit verschiedene Pilotanlagen zur Herstellung von Wasserstoff aus Solar- und Windenergie errichtet. Um jedoch eine schnelle Dekarbonisierung des globalen Verkehrs und der Energieversorgung zu erreichen, sind auch kurzfristig umsetzbare Maßnahmen notwendig. Die Arbeit beschäftigt sich mit der Auslegung und Optimierung eines Vorkammerzündsystems für Gasmotoren, das zunächst für Methan entwickelt sowie validiert und anschließend auf den monovalenten Betrieb mit Ammoniak übertragen wird. Der Fokus der virtuellen Entwicklung liegt dabei auf den strömungsmechanischen und thermodynamischen Zusammenhängen bezüglich der gespülten Vorkammerzündkerze mit separater Konditionierung, die im additiven Fertigungsverfahren produziert wurde. Das Ergebnis dieser Untersuchungen ist ein Brennverfahrenskonzept, dessen Betriebsfähigkeit mit Ammoniak bis zu einem Verbrennungsluftverhältnis von 1,4 virtuell nachgewiesen wurde.