Verbrennungsraum

Der Verbrennungsraum, auch Brennraum genannt, ist der Raum, in dem eine chemische Verbrennung stattfindet. In Maschinen mit Innenverbrennung wird das Brennstoff-Luft-Gemisch dort entzündet, die freigesetzte Wärme erhitzt das Arbeitsgas, das sich ausdehnt und Arbeit verrichtet. Der Verbrennungsraum wird von Zylinder, Brennraumkopf oder Brennkammer sowie den Zuleitungen für Brennstoff, Luft und Abgase gebildet und bildet zusammen mit anderen Bauteilen den zentralen Abschnitt des Energiesystems.

In Verbrennungsmotoren, also Ottomotoren und Dieselmotoren, ist der Verbrennungsraum der Zylinder einschließlich der Brennraumoberfläche im Zylinderkopf oder im Kolbenbereich. Die Form des Brennraums beeinflusst Gemischbildung, Entzündungsbeginn, Druckverlauf, Wärmeabgabe und Emissionen. Typische Brennraumformen reichen von einfachen zylindrischen bis zu komplexeren Geometrien wie torusförmigen oder pent-roof-ähnlichen Strukturen, die auf Mischungsführung und Zündung abzielen. Eine gute Auslegung soll hohe Effizienz bei akzeptablen Emissionen ermöglichen.

Bei Gasturbinen, Turbinen- oder Raketenantrieben wird der Verbrennungsraum als Combustor bezeichnet. Dort wird der verdichtete Brennstoff mit oxidiertem Luftstrom verbrannt; der entstehende Hochdruck-Dunsttreibstoff treibt die Turbine an. Typische Bauformen sind annular, can-annular oder sektionsweise unterteilte Brennkammern. Die Verbrennungstemperaturen liegen oft über 1000 Grad Celsius; Materialien sind häufig nickelbasierte Superlegierungen, oft mit Kühlung durch vorbeiströmende Luft.

Sicherheit, Effizienz und Emissionen prägen die Auslegung des Verbrennungsraums. Wichtige Aspekte sind Wärmedämmung und Kühlung, Temperatur- und Druckführung, Zünd- bzw. Einspritzsteuerung sowie der Umgang mit Stickoxiden und anderen Emissionen. In Luftfahrt, Automobilbau und Energieerzeugung variieren Anforderungen, Bauformen und Materialien entsprechend der jeweiligen Anwendung.

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