TJI

Turbulent Jet Ignition ist ein Verfahren zur Zündung von Benzinmotoren, bei dem ein kleiner, hochfrequenter Strahl brennenden Gases in die Hauptkraftstoffladung im Zylinder eingespritzt wird. Im Gegensatz zu einer konventionellen Zündkerze, die Kraftstoff an einem einzelnen Punkt zündet, erzeugt TJI fast gleichzeitig mehrere Flammen im Verbrennungsraum und beschleunigt die Verbrennung dramatisch, was die Effizienz bei magerer Verbrennung verbessert.

Das System stützt sich auf eine Vorkammer, einen kleinen Hilfskombustionsraum, der mit dem Hauptzylinder durch eine oder mehrere kleine Öffnungen verbunden ist. Während des Ansaughubs gelangen Kraftstoff-Luftgemische sowohl in die Hauptkammer als auch in die Vorkammer. Eine Zündkerze zündet zuerst in der Vorkammer; wenn dieses Gemisch verbrennt, baut sich Druck auf und drängt einen Strahl heißer, teilweise verbrannter Gase mit Geschwindigkeiten über 100 Metern pro Sekunde durch die Öffnungen in die Hauptkammer. Dieser Strahl zündet das umgebende magere Gemisch zuverlässiger als eine Zündung allein.

TJI ermöglicht Motoren, Kraftstoffgemische zu verbrennen, die sonst mit konventioneller Zündung nicht zuverlässig zündbar wären. Das ist wichtig, weil magere Verbrennung niedrigere Spitzentemperaturen erzeugt, Stickoxidemissionen senkt und die Kraftstoffeffizienz verbessert. Moderne Benzin-Direkteinspritzmotoren mit TJI können unter Teillastbedingungen bei Luft-Kraftstoff-Verhältnissen über 25:1 arbeiten, im Vergleich zu 14,7:1 oder etwas magerer bei konventionellen Fremdzündungsmotoren.

Varianten und Umsetzung

Vorkammer-Designs unterscheiden sich in der Komplexität. Aktive Systeme verwenden einen separaten Injektor, um Kraftstoff nur in die Vorkammer zuzuführen; passive Systeme speisen die Vorkammer aus dem Hauptzylinder, wobei sich die Geometrie der Ansaugöffnungen auf das richtige Gemisch verlässt. Öffnungsanzahl und Durchmesser werden sorgfältig abgestimmt, um Strahlgeschwindigkeit und Eindringtiefe zu kontrollieren. Einige Designs verwenden mehrere Öffnungen, um Zündpunkte zu verteilen; andere verwenden eine einzelne, strategisch positionierte Öffnung, um die kältesten, am schwierigsten zu verbrennenden Bereiche der Hauptladung zu erreichen.

Der Begriff Turbulent Jet Ignition unterscheidet das System von einfacheren Vorkammer-Designs älterer Motoren, bei denen die Vorkammer-Verbrennung nebensächlich war. Modernes TJI ist eine bewusste Verbrennungsstrategie, ermöglicht durch genaue Kontrolle von Einspritzzeitpunkt und Kraftstoffmenge, elektronische Zündsteuerung und Kammergeometrie, die durch Strömungsdynamik-Simulation optimiert ist. Das Verfahren hat in natürlich gesaugten und aufgeladenen Motoren zunehmende Verbreitung gefunden, da Hersteller weltweit Effizienzanforderungen in Emissionsvorschriften anstreben.