Der Motor in Professor Per Tuneståls Labor sieht eigentlich ganz normal aus: Ein schwarzer Block, Schläuche führen hinein und heraus, zwei dicke Metallscheiben sind mit einem Keilriemen verbunden. Bis auf zwei Details sei das ein ganz normaler Dieselmotor, sagt der Ingenieur von der Universität im schwedischen Lund.
"Wir haben eine Heizung eingebaut, um die Ansaugluft vorzuwärmen. Das ist die äußerlich sichtbare Veränderung. Außerdem experimentieren wir mit unterschiedlichen Brennkammern. Das ist nötig, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Denn wir spritzen den Kraftstoff zu einem anderen Zeitpunkt ein als bei der normalen Dieselverbrennung."
Denn der wichtigste Unterschied ist von außen unsichtbar: Dieser Dieselmotor läuft mit Benzin. Darum muss die Zündung anders gesteuert werden.
Dieselmotoren kommen ohne Zündkerze aus. Der Dieselkraftstoff in der Brennkammer entzündet sich allein dadurch, dass er ausreichend verdichtet wird. Benzin aber entzündet sich weniger leicht. Darum müsste man es stärker verdichten. Doch es gibt auch eine zweite Möglichkeit, sagt Per Tunestål.
"Wir erhöhen stattdessen die Temperatur der Ansaugluft. 80 Grad Celsius genügen. Dann entzündet sich auch ein Benzin-Luft-Gemisch in einem Dieselmotor von selbst."
Benzin wird vorab mit Luft vermischt
Außerdem wird das Benzin nicht direkt in die Brennkammer gespritzt wie beim herkömmlichen Diesel, sondern schon zuvor mit der Luft vermischt. Die Forscher sprechen von Partially premixed combustion, kurz PPC. Das hat Vorteile.
"Durch das Vor-Mischen entzündet sich der Kraftstoff schneller. Darum können wir den gesamten Expansionshub ausnutzen des Kolbens, um die Kurbelwelle anzutreiben. Das ist viel effizienter als beim normalen Diesel mit seiner längeren Verbrennung. Der chemische Vorteil: Durch das gleichmäßige Gemisch vermeiden wir im Brennraum heiße Zonen. In denen bilden sich schädliche Stickoxide. Und wir vermeiden Stellen mit viel Kraftstoff. An denen entsteht Ruß."
Die Abgase sind also sauberer als beim Betrieb mit Dieselkraftstoff. Und der Motor läuft effizienter.
Ein weiterer Vorteil: In Europa ist die Nachfrage nach Benzin kleiner als das Angebot, sagt Dr. Uwe Wagner, der am Institut für Kolbenmaschinen des Karlsruhe Institut für Technologie die Arbeitsgruppe Dieselmotoren leitet.
"Eine Haupttriebfeder, sowohl für uns als auch für die Kollegen in Lund, ist, von dem Dieselkraftstoff wegzukommen, und auch andere Kraftstoffe einsetzen zu können. Das muss jetzt nicht notwendigerweise Benzin sein aus Erdöl, das kann theoretisch auch ein biogener Kraftstoff sein, Ethanol als Stichwort."
Wirkungsgrad um 10 bis 20 Prozent gesteigert
Auch Wagner und seine Kollegen arbeiten an einem Dieselmotor, der mit Benzin oder auch Ethanol laufen kann. Sie gehen aber einen etwas anderen Weg als ihre Kollegen in Lund.
"Wir setzen jetzt neben dem Benzin-Luft-Gemisch, das ist bei uns auch homogen, Diesel als zweiten Kraftstoff ein. Um unser Benzin-Luft-Gemisch zu zünden, spritzen wir eine relativ kleine Menge Diesel wie bei einem normalen Dieselmotor auch, direkt in den Brennraum ein, das zündet viel leichter, und damit kann ich die Verbrennung viel besser steuern und kontrollieren."
Allerdings sind dann zwei Tanks nötig. Einer für Benzin und einer für Diesel.
Was den Wirkungsgrad betrifft, sollen beide neuen Motoren modernen Serienmaschinen sogar ein wenig überlegen sein. Die Experten schätzen, dass sich der Wirkungsgrad um 10 bis 20 Prozent steigern lässt.
"Ich sehe eine große Zukunft darin, es sind noch gewisse Herausforderungen zu meistern, insbesondere, was das Thema Elektronik am Verbrennungsmotor angeht, Sensorik am Verbrennungsmotor. Das sind aber Probleme, die zu lösen sind. Da muss man sich hinsetzen, ein bisschen drüber nachdenken, ein bisschen dran arbeiten, aber es gibt schon die Technologie, die dafür benötigt wird."
Bis die neuen Motoren aus Lund oder Karlsruhe in Lkw oder Maschinen eingebaut werden, dürften – so schätzen die Ingenieure – noch zehn Jahre vergehen.