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Faseroptische Verbrennungsanalyse von Kistler steigert Effizienz von Motoren

Messtechnik
Faseroptische Verbrennungsanalyse von Kistler steigert Effizienz von Motoren

Faseroptische-Verbrennungsanalyse-Kistler
Die faseroptische Verbrennungsanalyse bildet Vorgänge im Brennraum wie Klopfen oder Vorentflammung räumlich und zeitlich ab und ermöglicht ein detailliertes Verständnis der Prozesse Bild: Kistler Gruppe
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(jg) Die Kistler Gruppe, Winterthur, Schweiz, bietet die faseroptische Verbrennungsanalyse jetzt auch für Vorkammerzündkerzen an. Das erweitert die Optionen für Entwicklungsingenieure, um intensive Forschung an Motoren mit Vorkammerzündkerzen voranzutreiben. Ziel dieser Entwicklung ist es, die Effizienz von Motoren hinsichtlich ihres Kraftstoffverbrauchs und CO2-Emissionen zu steigern. Der Druck, Verbrennungsmotoren weiterzuentwickeln, nimmt im selben Maße zu wie die Forderung, Kraftstoffverbrauch und Emissionen zu senken. Ab 2021 gelten EU-Regulierungsgesetze, die den CO2-Ausstoß eines PKW auf 95 g CO2 pro Kilometer limitieren. Wird der Wert überschritten, drohen hohe Geldstrafen für Automobilhersteller. Die Grenzwerte lassen sich mit einer Kombination aus E-Maschine und Verbrennungsmotor erreichen. Aus diesem Grund sind diese Hybridkonzepte wegweisend. Gleichzeitig muss das Potenzial des Verbrennungsmotors noch weiter ausgeschöpft werden. Dies geschieht zum Beispiel mit Vorkammerzündkerzen, deren Einsatz die Effizienz von Ottomotoren steigert. Dieses Zündungsprinzip hat sich in Großmotoren sowie im Motorsport bereits lange bewährt – nun soll es den Weg in die Großserie finden.

Effekte der Verbrennung sichtbar machen

Bei der faseroptischen Analyse werden kleine Sichtfenster an der Außenwand der Vorkammer angebracht, um Prozesse im Motor detailliert zu erfassen und damit Hinweise zu Optimierungspotenzialen zu liefern. Das neu entwickelte Design der Schweizer erlaubt die Analyse komplizierterer Vorgänge unter Berücksichtigung verschiedener Kraftstoffgemische – zuvor war die Messtechnologie nur für gängige Zündkerzen nutzbar. Vorgänge im Brennraum wie Klopfen oder Vorentflammung werden dank optischer Analysen räumlich und zeitlich abgebildet und ermöglichen ein detailliertes Verständnis der Prozesse. „Um Motoren der Zukunft auf Kraftstoffverbrauch und Emissionen hin zu optimieren, müssen wir die Vorgänge der Vorkammerzündung genau verstehen. Das war in diesem Detail bislang nicht möglich. Mit unseren Sensoren machen wir Effekte der Verbrennung sichtbar und können an der Eliminierung ineffizienter Störfaktoren arbeiten“, erklärt Dr. Frank Wytrykus, Experte für optische Technologien bei Kistler.

Herausforderung liegt in der Dimensionierung der Vorkammer

Bei diesen speziellen Zündkerzen wird das Kraftstoffluftgemisch in einer Vorkammer gezündet – daher der Name. Die Expansion schießt die Flamme durch kleine Bohrungen in den Brennraum und erzeugt so eine großflächige Hauptverbrennung. Die Hauptverbrennung wird damit an mehreren Orten im Brennraum initiiert und die Wahrscheinlichkeit einer gleichmäßigen Verbrennung steigt. Die Herausforderung liegt in der Dimensionierung der Vorkammer: Kleine Änderungen im Design haben bereits große Auswirkungen auf die Verbrennung. So ist zum Beispiel die Klopfempfindlichkeit von Motoren mit Vorkammerzündkerze höher. Für einen optimalen Emissions- und Wirkungsgrad der Motoren müssen solche unkontrollierten Verbrennungsvorgänge wie Klopfen oder Vorentflammung sowie Rußentstehung jedoch vermieden werden. Der Hersteller unterstützt mit der neuen Technologie für Vorkammerzündkerzen Automobilhersteller dabei, Prozesse im Motor zu optimieren, und treibt die Forschung an alternativen Brennverfahren voran. Das ist notwendig, um die EU-Emissionsziele für das Jahr 2021 zu erfüllen.

Kontakt:

Kistler Group
Eulachstrasse 22
8408 Winterthur/Schweiz
Tel. +41 52 22411-11
info@kistler.com
www.kistler.com

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