Brennverfahren zur Umsetzung von Biogas in mittelgroßen Industriemotoren eine 3D CFD Brennverfahrensstudie zur Vorkammer Micro Pilot und Direktzündung Die Verbrennung von Biogas in Industriemotoren stellt bereits ab Zylinderhubräumen von nur 2 Litern eine besondere Herausforderung dar. Auf Grund der vergleichsweise niedrigen laminaren Flammengeschwindigkeit dieses Sondergases kommt es zu einer langsamen Verbrennung mit entsprechenden Nachteilen im motorischen Wirkungsgrad und den Emissionen. Im Rahmen dieser Arbeit werden drei Brennverfahren betrachtet: die Direktzündung die Zündverstärkung über gespülte Vorkammer und die Micro Pilot Zündung. Mittels 3D CFD Verbrennungsberechnungen kann ein ortsaufgelöster und zeitabhängiger Einblick in diese Brennverfahren im Kontext der Biogasverbrennung gegeben werden. Hierfür erfolgte der Aufbau von 0D 1D Motorprozess und Ladungswechselmodellen welche die Randbedingungen zu den 3D CFD Simulationen (RANS) lieferten. Die Modelle wurden an Hand von Messungen am Motorprüfstand zu allen drei Brennverfahren validiert. Es standen jeweils Hochdruckindizierungsmessungen über alle sechs Zylinder zur Verfügung. Zur 3D CFD Verbrennungsberechnung wird die laminare Flammengeschwindigkeit benötigt. Um dazu für Biogas im Betriebsbereich moderner Vorkammer Gasmotoren mit belastbaren Werten zu arbeiten erfolgten reaktionskinetische Berechnungen. Durch ein eigens geschriebenes Script konnte eine hohe Ergebnisgüte bei gleichzeitig zuverlässiger Konvergenz der Berechnungen erreicht werden. Die Validierung dieser Berechnungen erfolgte mittels Literaturwerten. Die daraus erzeugte Datenbasis diente als Grundlage um eine neue Korrelation zur Bestimmung der laminaren Flammengeschwindigkeit abzuleiten und in das 3D CFD Tool zu implementieren. Diese Korrelation bildet die Abhängigkeit von Temperatur Druck Luftzahl Kohlenstoffdioxidanteil im Biogas und Restgasanteil in einem sehr weiten Betriebsbereich ab. Auf Grund ihres kompakten Aufbaus kann sie zukünftig auch problemlos in anderen 3D CFD Tools und zur prädiktiven Motorprozessrechnung verwendet werden. Die mittels der neuen Korrelation berechneten 3D CFD Ergebnisse wurden an Hand von Motorprüfstandsmessungen validiert. Damit ist ein Ergebnisvergleich der Brennverfahren zueinander legitim. Auf diese Weise wird ein Einblick in die Flammenausbreitung und Stickoxidbildung gegeben sowie Orte mit hoher Konzentration an unverbranntem Kraftstoff lokalisiert. Zur Untersuchung der drei Brennverfahren bei nur 2 Litern Zylinderhubraum mit Biogas als Sonderkraftstoff steht dadurch eine neue Tiefe an Informationen zur Verfügung. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde ein neuer Vorkammerprototyp gefertigt und am Motorprüfstand mittels Vorkammer Druckindizierung vermessen. Damit ist es möglich die Vorhersagefähigkeit der 3D CFD Berechnungen zu beurteilen.