CycFlucHSACI

Die homogene Kompressionszündung (HCCI – homogeneous charge compression ignition) in Verbrennungsmotoren ermöglicht aufgrund einer durch die Ladungsverdünnung kalten und schnellen Verbrennung niedrige NOX-Emissionen und hohe Wirkungsgrade, hat jedoch Probleme mit hohen Spitzenwärmefreisetzungsraten und schwer regelbaren Verbrennungszeitpunkten. Die Zündfunken-unterstützte Kompressionszündung (SACI) löst diese Probleme durch die Nutzung eines Zündfunkens zur Initialisierung der Verbrennung, die dann zu einer HCCI-ähnlichen Verbrennung übergeht und eine bessere Steuerung des Zündzeitpunkts ermöglicht. Trotz der Vorteile erfordert SACI aufgrund hoher Verdünnungsraten hohe Gastemperaturen und ausreichend Energie, um die Flammenstabilität aufrechtzuerhalten. Glühkerzen, insbesondere im Hot Surface Ignition (HSI) System, bieten eine Alternative zu Zündkerzen, indem sie konstante Temperaturen mit bis zu 1400 K und hohe Temperaturgradienten liefern und so die Zündung weniger reaktiver Gemische unterstützen. Dieses Verfahren hat eine verbesserte Verbrennungsstabilität und erweiterte Magerlaufgrenzen im Vergleich zu Vorkammerzündkerzen gezeigt. Ein neuer Ansatz, Hot Surface Assisted Compression Ignition (HSACI), ersetzt die Zündkerze beim SACI durch ein HSI-System, was eine stabile Verbrennung auch unter Bedingungen ermöglicht, die für reinen HCCI-Betrieb ungeeignet sind. HSACI erweitert die Magerlaufgrenzen des SACI-Betriebs und senkt die erforderlichen Ansaugtemperaturen, leidet jedoch unter größeren zyklusbezogenen Schwankungen (engl.: cyclical fluctuations). Untersuchungen zeigen, dass diese Schwankungen unter anderem auf Variabilitäten in der Oberflächenzündung zurückzuführen sind. Unter anderem ist die Zündung von ausreichender Verweilzeit und Wandabstand abhängig und korreliert mit der thermischen Grenzschichtdicke. Weitere Arbeiten deuten darauf hin, dass eine größere Oberfläche der Zündquelle und geringere Anströmgeschwindigkeiten die erforderliche Zündtemperatur senken können. Des Weiteren beeinflusst die Kraftstoffreaktivität die Entflammung. Um die Vorteile des HSACI-Verfahrens praktisch nutzbar zu machen sowie um die zyklusbezogenen Schwankungen zu reduzieren, ist eine Verbesserung der zyklischen Entflammungsstabilität auf Basis der Ursachenanalyse in diesem Projekt angestrebt.