Zündprozesse

Zündprozesse bezeichnen die Gesamtheit der chemischen und physikalischen Vorgänge, durch die ein brennbares Gas-Luft-Gemisch entzündet wird und die anschließende Wärmeentwicklung erfolgt. Sie umfassen die Bildung eines Zündkerns, die Initiierung einer Flamme sowie deren Ausbreitung. Zündprozesse unterscheiden sich nach der Art der Zündung: externe Zündung durch Funken, heiße Oberflächen oder Plasmen; oder Autozündung, die ohne äußere Zündquelle auskommt.

In der Technik treten Zündprozesse besonders in Verbrennungsmotoren auf: Funkenzündung (Spark-ignition) setzt eine Zündung durch eine Funkenquelle in Gang, während Kompressionszündung (Diesel) das Gemisch durch hohe Temperatur und Druck selbst entzünden lässt. Ähnliche Zündprozesse sind in Gas- und Dampfturbinen relevant, wo eine kontrollierte Zündung und eine stabile Flammenausbreitung für Effizienz und Emissionen entscheidend sind.

Die Zündprozesse hängen stark von Temperatur, Druck, dem Gemischverhältnis, der Reinheit, Turbulenz und der chemischen Zusammensetzung ab. Typische Kenngrößen sind die Zündverzögerungszeit und der Verlauf der Flammenfront. Auf chemischer Ebene initiieren radikale Spezies wie H, O und OH frühe Kettenreaktionen, die das Entzündungsgeschehen maßgeblich steuern. Komplexe Reaktionsketten bestimmen später die Flammenausbreitung und Wärmefreisetzung.

Experimentell werden Zündprozesse in Schockrohr- oder Schnellkompressionsmaschinen untersucht; Laserdiagnostik und Spektroskopie liefern Einblicke in frühe Reaktionsschritte. Die Entwicklung detaillierter chemischer Mechanismen und CFD-Modelle unterstützt die Vorhersage von Zündungslokalisation, Zündzeitpunkten und Flammenverlauf.

Zündprozesse sind zentral für die Leistungsfähigkeit von Motoren, Gas- und Dampfturbinen sowie für die Sicherheit in chemischen Anlagen. Ein gutes Verständnis hilft, Zündzeitpunkte zu optimieren, Fehlzündungen zu vermeiden und Emissionen zu reduzieren.