SACI II - Combustion system with alternative pre-chamber fuels

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/502840

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Notwendigkeit, Verbrennungsmotoren effizienter zu machen, gleichzeitig Emissionen zu reduzieren und ihre Zuverlässigkeit beim Betrieb mit neuen synthetischen Kraftstoffen zu verbessern, hat zur Entwicklung eines neuen, fortschrittlichen Verbrennungsprozesses geführt – der funkenunterstützten Kompressionszündung (SACI): In Kombination mit einer aktiven Vorkammer kann es die Selbstzündung der vorgemischten Zylinderladung zuverlässig steuern, was zu einem effizienten Verbrennungsprozess führt, der für neue, schwer zu verbrennende synthetische Kraftstoffe oder sehr magere Luft-Kraftstoff-Gemische geeignet ist. Das Ziel dieses Projekts ist es, den Einfluss der Reaktivität des Vorkammerkraftstoffs auf die heißen reaktiven Strahlen und die anschließende (teilweise) Selbstzündung der Hauptkammerladung zu untersuchen. Für eine hohe Reaktivität in der Vorkammer wird Wasserstoff verwendet, für eine niedrige Reaktivität Ammoniak. Experimente zur Erstellung eines Referenzdatensatzes werden in der optisch zugänglichen Brennkammer (OPC) an der FHNW durchgeführt und bilden zusammen mit Motorvermessungen (RWTH Aachen) die Grundlage für die Entwicklung und Validierung entsprechender 0D/1D-Modelle und 3D-CFD-Berechnungen (Universität Stuttgart/RWTH Aachen). Die Ergebnisse helfen Unternehmen bei der Entwicklung von Motoren mit SACI-Verbrennungsprozessen, die neue synthetische Kraftstoffe zuverlässig, effizient und emissionsarm nutzen können.

Kurzbeschreibung (Englisch)

The need to make IC engines more efficient, while reducing emissions and improving their ability to operate reliably with new synthetic fuels, has led to the development of a new, advanced combustion processes – Spark Assisted Compression Ignition (SACI): Combined with an active pre-chamber, it can reliably control the auto-ignition of the premixed cylinder charge, resulting in an efficient combustion process suitable for new, difficult to burn synthetic fuels or very lean air-fuel mixtures. The aim of this project is to investigate the influence of the reactivity of the pre-chamber fuel on the hot reactive jets and the subsequent (partial) auto-ignition of the main chamber charge. Hydrogen is used  for high- and ammonia for low reactivity in the pre-chamber. Experiments to create a reference data set will be carried out in the optically accessible combustion chamber (OPC) at FHNW, combined with engine measurements (RWTH Aachen) they form the basis for the development and validation of corresponding 0D/1D models and 3D-CFD calculations (University of Stuttgart/RWTH Aachen). The results help companies to develop engines with SACI combustion processes that can use new synthetic fuels reliably, efficiently and with low emissions.

Kurzbeschreibung (Französisch)

La nécessité d'améliorer l'efficacité des moteurs à combustion interne, tout en réduisant les émissions et en améliorant leur capacité à fonctionner de manière fiable avec de nouveaux carburants synthétiques, a conduit au développement d'un nouveau procédé de combustion avancé : l'allumage par compression assisté par étincelle (SACI) : Combiné à une préchambre active, il permet de contrôler de manière fiable l'auto-allumage de la charge prémélangée dans le cylindre, ce qui se traduit par un processus de combustion efficace adapté aux nouveaux carburants synthétiques difficiles à brûler ou aux mélanges air-carburant très pauvres. L'objectif de ce projet est d'étudier l'influence de la réactivité du carburant de la préchambre sur les jets réactifs chauds et l'auto-allumage (partiel) subséquent de la charge de la chambre principale. L'hydrogène est utilisé pour une réactivité élevée et l'ammoniac pour une faible réactivité dans la préchambre. Des expériences visant à créer un ensemble de données de référence seront menées dans la chambre de combustion optiquement accessible (OPC) de la FHNW. Combinées à des mesures effectuées sur des moteurs (RWTH Aachen), elles serviront de base au développement et à la validation de modèles 0D/1D correspondants et de calculs CFD 3D (Université de Stuttgart/RWTH Aachen). Les résultats aideront les entreprises à développer des moteurs avec des processus de combustion SACI capables d'utiliser de nouveaux carburants synthétiques de manière fiable, efficace et avec de faibles émissions.