CYPRESS

Die Vorkammerzündkerze ist bei effizienten Industrie-Gasmotoren Stand der Technik, da sie als Zündenergieverstärker wirkt und einen stabilen Magerbetrieb ermöglicht. Allerdings stehen diese Systeme insbesondere beim angestrebten Fuel-Switch auf Wasserstoff vor Herausforderungen durch wechselnde Gasqualitäten und thermische Grenzbereiche, die zu Verbrennungsanomalien wie Klopfen oder Vorentflammungen führen können. Zur Vermeidung kritischer Zustände ist eine präzise Überwachung des Zylinderdrucks notwendig.

Bisherige Messsysteme nutzen teure piezoelektrische Sensoren und benötigen oft einen zusätzlichen Zugang zum Brennraum. Im Rahmen von CYPRESS (Cylinder Pressure Sensor Sparkplug) wird ein neuartiger Ansatz verfolgt: Der Vorkammerdruck wird indirekt über die druckabhängige elastische Verformung des Zündkerzengehäuses mittels kostengünstiger Dehnungsmessstreifen (DMS) erfasst.

Das Ziel des Projekts ist die Realisierung einer zylinderindividuellen Verbrennungsregelung, die einen wirkungsgradoptimalen Betrieb bei minimalen Emissionen (NO_X) sicherstellt. Durch die Analyse des Sensorsignals können Anomalien detektiert und Wartungsarbeiten im Sinne von Predictive Maintenance vorausschauend geplant werden. Damit trägt das Projekt zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit und Flexibilität dezentraler Kraftwerke bei.

Die multitorch GmbH zählt zu den weltweit führenden Spezialisten für Vorkammerzündkerzen für Gasmotoren sowie für den Motorsport in internationalen Rennserien. Das Leistungsspektrum reicht dabei von der kundenindividuellen, simulationsgestützten Konstruktion spezialisierter Messzündkerzen bis hin zur Prototypen- und Serienfertigung auf modernsten Anlagen.

Derzeit werden die konstruktiven Anpassungen für die Integration der DMS-Sensoren in das Zündkerzengehäuse finalisiert. Parallel dazu werden numerische Simulationsmodelle (FEM, CFD, CHT und Mehrkörpersimulation) erstellt, um das Verformungsverhalten unter dynamischer Druckbelastung zu bestimmen und einen „digitalen Zwilling“ zu entwickeln. Erste Validierungsmessungen an Komponentenprüfständen zur Kalibrierung des DMS-Signals gegenüber Referenzdrucksensoren sind in Vorbereitung. 

Für Studierende besteht dauerhaft die Möglichkeit, im Rahmen von Projekt- (PA, F&E) und Abschlussarbeiten (Bachelor, Master) sowohl am Prüfstand als auch in Simulationsprojekten mitzuarbeiten.