Passive und aktive Vorkammerzündsysteme

Beim internationalen Wiener Motorensymposium gab Professor Stefan Pischinger von der TH Aachen Ende April zu bedenken, «dass 2035 weltweit noch immer 55 Prozent der Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor ausgestattet sein werden». Und Gastgeber und TU-Professor Bernhard Geringer hielt bei der Eröffnung der Veranstaltung fest, dass es in weiten Teilen der Branche offenbar einen Konsens gäbe für «ein technologieoffenes Einpendeln zwischen 100-prozentig batterieelektrischen Antrieben, Hybridantrieben, Wasserstofftechnologie und klassischen Verbrennungsmotoren mit nachhaltigen Kraftstoffen». Das bedeutet, dass aufgrund der weltweit kontinuierlichen Verschärfung der Emissionsgesetzgebung auch die Entwicklung von Ottomotoren mit hohem thermischem Wirkungsgrad vorangetrieben werden muss. Dabei sind beispielsweise Verdünnungsstrategien für das Zylinderladungsgemisch eine geeignete Massnahme, um Wärme- und Drosselverluste zu reduzieren.
In seinem Wiener Referat bewertete Metin Korkmaz von Champion Ignition passive und aktive Vorkammerzündsysteme als Mittel für eine sichere Zündung bei magerer Ladung. Die Untersuchungen wurden an einem serienmässigen 2-l-Vierzylindermotor mit variabler Ventilsteuerung (140 kW) durchgeführt. Verglichen wurden eine normale Zündkerze mit passiven und aktiven Vorkammerkerzen – zwischen 1000 und 6500/min, mit verschiedenen Verdichtungsverhältnissen und mit Gemischen von ? 1.0 bis 2.0. Bei aktiven Systemen wird der Treibstoff direkt in die Vorkammer eingespritzt, damit ein gut zündbares Gemisch entsteht. Im Passivsystem erfolgt die Treibstoffeinspritzung direkt in den Hauptbrennraum, fettes Gemisch wird durch die Zündkerze entflammt und kommt durch Überstromkanäle in den Hauptbrennraum. Die passive Vorkammer ist einfacher, kostengünstiger und weniger wartungsintensiv, weist aber Nachteile die der Effizienz bei der Magerverbrennung auf.
Die Ergebnisse zeigen, dass passive Vorkammerkerzen bei Volllast das Drehmoment, die Verbrennungsstabilität und den effektiven Wirkungsgrad gegenüber der Referenzkerze verbessern. Die aktive Vorkammerkerze ermöglicht auch unter Teillast einen stabilen und sehr mageren Betrieb.