Zum konzeptionellen Verständnis von Vorzündungsmechanismen in Wasserstoffmotoren – die jüngsten Fortschritte der Sandia National Laboratories

Autoren

A. Srna, T. Lee, G. Nyrenstedt, Sandia National Laboratories, Livermore; R. Rajasegar, Colorado School of Mines, Golden:

Jahr

2024

Druckinfo

Eigenproduktion ÖVK

Zusammenfassung

Die Vorzündung (pre-ignition) ist ein wesentliches Hindernis für das Erreichen dieselähnlicher Leistungsdichte, Drehmoment und Effizienz im unteren Drehzahlbereich bei Wasserstoffmotoren. Die Komplexität der zugrunde liegenden Prozesse und die Vielfalt potenzieller Vorzündungsquellen (Hotspots, Verbrennungsrückstände, glühende Partikel, kohlenstoffhaltige Ablagerungen und Öltröpfchen) machen die wirksame Eindämmung dieses abnormalen Verbrennungsphänomens zu einem herausfordernden Unterfangen, das durch das mangelnde konzeptionelle Verständnis der zugrundeliegende Mechanismen noch verschärft wird. Zu diesem Zweck hat Sandia einen Rahmen zur Untersuchung der Vorzündung unter Verwendung künstlicher Vorzündungsquellen in einem leistungsstarken optischen Wasserstoffmotor entwickelt, um ein konzeptionelles Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen hinter einzelnen Quellen zu entwickeln und wirksame Minderungsstrategien vorzuschlagen. In diesem Vortrag werden die jüngsten Fortschritte auf diesem Weg behandelt – unter anderem die Aspekte der Hotspot-Vorzündung, die Rolle katalytisch aktiver Oberflächen, die Auswirkungen von Wasserstoff auf die Selbstentzündung von Öldämpfen und der Einfluss heißer Verbrennungsrückstände. Wir erklären die Mechanismen der Unterdrückung der Hotspot-Vorzündung durch verzögerte Wasserstoff-Einspritzung, zeigen, dass katalytische Oberflächen eine minimale Rolle bei der Vorzündung spielen, und skizzieren das Zusammenspiel zwischen Öltröpfchengröße, Verdampfung und chemischen Wechselwirkungen zwischen Wasserstoff und Öl, die die ölbedingte Vorzündung regeln.

ISBN

978-3-9504969-3-2

DOI

https://doi.org/10.62626/935j-t4ij