Blick in den Brennraum eines aufgeladenen Gasmotors mit Vorkammerzündkerze (Quelle: MAN Engines)
Durch die Rückwärtskompatibilität können auch bestehende Blockheizkraftwerke mit den genannten Zwölf-, Acht-, Sechs- und Vierzylindermotoren im Magerbrennverfahren nachträglich mit Vorkammerzündkerzen ausgestattet werden. Dies beinhaltet den Betrieb mit wasserstoffhaltigen Brennstoffen mit bis zu 20 Vol.-% Wasserstoffbeimischung.
Ein Umbau der Motoren ist für den Einsatz von Vorkammerzündkerzen nicht notwendig. Durch die softwareseitige Anpassung des Zündzeitpunkts und der Verringerung des Energiebedarfs sind gegebenenfalls weniger leistungsstarke Zündsteuergeräte notwendig. Freigegeben sind die Vorkammerzündkerzen sowohl für den Betrieb bei 500 mg/Nm3 NOx als auch bei 250 mg/Nm3 (bei 5 % O2), mit der die 44. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchV) eingehalten wird.
Vorteile von Vorkammerzündkerzen
Ein Vorteil von Vorkammerzündkerzen gegenüber konventionellen Zündkerzen ist ihre höhere Lebensdauer, die u.a. durch die geringere Zündenergie beeinflusst wird. „Unsere Messungen haben gezeigt, dass wir mit Vorkammerzündkerzen eine Vervielfachung der Standzeiten bei Niedrig-NOx-Anwendungen erzielen können. Das ist ein klares Plus, um Wartungskosten zu reduzieren“, sagt Werner Kübler, Head of Engineering MAN Engines.
Darüber hinaus bieten MAN-Motoren mit Vorkammerzündkerzen eine bessere Verbrennungsqualität: Die Vorkammerzündkerze ist mit radial angeordneten Bohrungen versehen, wodurch eine Verbindung zum Hauptbrennraum besteht. Bei der Kolbenaufwärtsbewegung während der Verdichtungsphase gelangt das Gas-Luft-Gemisch über die Bohrungen in die Vorkammer, wo es gezündet wird. Aufgrund der baulichen und konstruktiven Ausführung kann das Brenngas-Luft-Gemisch im Hauptbrennraum durch die austretenden energiereichen Fackelstrahlen der Vorkammer besser entflammt und dadurch magere Gemische sicher entzündet werden. Die optimale Entflammung in der Vorkammer wird durch mehrere sternförmig angeordnete Zündquellen realisiert. Mit Vorkammerzündkerzen lässt sich laut MAN Engines der Wirkungsgrad einer Anlage um bis zu einem Prozentpunkt verbessern.
Ein weiterer Vorteil von Vorkammerzündkerzen ist ihre größere Flexibilität in Bezug auf die Zündbedingungen. Die Vorkammerzündkerze kann die Zündung des Kraft-stoff-Luft-Gemisches besser kontrollieren als eine konventionelle Hakenzündkerze und sorgt damit für eine gesteigerte Laufruhe und Laufkultur.