Ein Pkw mit Benzinmotor wird angelassen. Absolut notwendig dafür ist die Zündkerze. Die liefert den Zündfunken, der das Luft-Kraftstoffgemisch im Brennraum des Motors zur Explosion bringt. Erzeugt wird er bei herkömmlichen Zündkerzen durch einen elektrischen Impuls. Professor Holger Heuermann von der Fachhochschule Aachen hat eine Hochfrequenz-Zündkerze entwickelt, die ganz anders arbeitet: Sie zündet das Benzingemisch mit Hilfe eines durch elektromagnetische Wellen erzeugten Hochfrequenzplasmas. Holger Heuermann:
"Der Unterschied zwischen der klassischen Zündkerze und der unsrigen Zündkerze lässt sich dadurch beschreiben, dass bei der klassischen Zündkerze ein gleicher Vorgang vorgeht wie bei einem Blitz, den man draußen sieht. Es gibt nur einen ganz kurzen Funken, es schlägt einmal durch und dann braucht man wieder eine Zeit, bis der nächste Blitz erscheinen kann. Bei unserer Hochfrequenzplasmazündkerze ist es so, wir können wie bei einer starken Glühlampe das Leuchten einstellen und wieder ausstellen, wir können es kurzzeitig machen, länger machen, mit beliebigen Intervallen machen…"
Und das geht in der Praxis so: Wenn der Zündschlüssel herumgedreht wird, sendet die Motorelektronik Mikrowellen aus, die an der Zündkerze auf etwa 2500 Volt Hochspannung gebracht werden. Diese Hochspannung ionisiert das Benzin-Luft-Gemisch im Innern des Motors. Damit entsteht das Hochfrequenzplasma, das heißt, das Benzin-Luft-Gemisch wird leitfähig und erhitzt sich. Und zwar so stark, dass es explodiert und die Energie für den Antrieb liefert. Durch die Hochfrequenztechnik ist der entflammte Zündbereich wesentlich größer als bei der herkömmlichen Motorzündung und die Brenndauer und die Anzahl der Funken können beliebig eingestellt werden.
"Dieses hat dann als Auswirkung, dass wir das Gas-Luft-Gemisch im Motor deutlich besser entflammt bekommen, womit der Motor mehr Leistung hat und weniger Benzin verbraucht."
Durch die intensivere Zündung werden auch zahlreiche Reststoffe verbrannt, die bislang noch bei Pkws mit herkömmlichern Zündverfahren als Schadstoffe an die Umwelt abgegeben werden. Holger Heuermann rechnet mit einem deutlichen Einsparpotential.
"Wir erwarten hier wirklich Werte weit im zweistelligen Bereich bei der Abgasreduktion, in der Kraftstoffersparnis erhoffen wir uns Werte im einstelligen Bereich."
Für die neue Zündtechnik ist kein aufwendiger Umbau des Motors notwendig. Auch am Viertaktprinzip ändert sich nichts. Lediglich eine neue Zündelektronik müssen die Wissenschaftler entwickeln. Schließlich beruht die Hochfrequenztechnik auf einem anderen Funktionsprinzip als herkömmliche Autozündungen. Ob sich die neue Zündkerze schließlich durchsetzen und serienmäßig in Autos eingebaut werden wird, hängt letztlich davon ab, ob Holger Heuermann die großen Automobilkonzerne von seiner Entwicklung überzeugen kann.
"Mittlerweile sind wir sehr optimistisch, dass es entsprechend in Serie kommen wird. Vorgestellt wird die Zündkerze den Automobilfirmen Anfang nächsten Jahres. Und die Serienreife selber, dass man es als Endkonsument dann im Automobil kaufen kann, wird in der Größenordnung von dann noch mindestens zwei weiteren Jahren liegen."
Fachleute wie Professor Rudolf Menne, Direktor des Ford Forschungszentrums in Aachen, sind jedenfalls gespannt auf das Ergebnis.
"Ich glaube, dass diese Entwicklung eine sehr positive ist, weil gerade die entsprechende Hochfrequenzzündung, wie sie hier angesprochen wird, für direkt einspritzende Otto-Motoren von erheblichem Vorteil sein kann. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass Potential eines solchen Otto-Motors in bester Weise zu nutzen. Wir glauben, dass das eine erfolgreiche Technologie sein wird, die uns in Zukunft noch viele Möglichkeiten öffnet."
"Der Unterschied zwischen der klassischen Zündkerze und der unsrigen Zündkerze lässt sich dadurch beschreiben, dass bei der klassischen Zündkerze ein gleicher Vorgang vorgeht wie bei einem Blitz, den man draußen sieht. Es gibt nur einen ganz kurzen Funken, es schlägt einmal durch und dann braucht man wieder eine Zeit, bis der nächste Blitz erscheinen kann. Bei unserer Hochfrequenzplasmazündkerze ist es so, wir können wie bei einer starken Glühlampe das Leuchten einstellen und wieder ausstellen, wir können es kurzzeitig machen, länger machen, mit beliebigen Intervallen machen…"
Und das geht in der Praxis so: Wenn der Zündschlüssel herumgedreht wird, sendet die Motorelektronik Mikrowellen aus, die an der Zündkerze auf etwa 2500 Volt Hochspannung gebracht werden. Diese Hochspannung ionisiert das Benzin-Luft-Gemisch im Innern des Motors. Damit entsteht das Hochfrequenzplasma, das heißt, das Benzin-Luft-Gemisch wird leitfähig und erhitzt sich. Und zwar so stark, dass es explodiert und die Energie für den Antrieb liefert. Durch die Hochfrequenztechnik ist der entflammte Zündbereich wesentlich größer als bei der herkömmlichen Motorzündung und die Brenndauer und die Anzahl der Funken können beliebig eingestellt werden.
"Dieses hat dann als Auswirkung, dass wir das Gas-Luft-Gemisch im Motor deutlich besser entflammt bekommen, womit der Motor mehr Leistung hat und weniger Benzin verbraucht."
Durch die intensivere Zündung werden auch zahlreiche Reststoffe verbrannt, die bislang noch bei Pkws mit herkömmlichern Zündverfahren als Schadstoffe an die Umwelt abgegeben werden. Holger Heuermann rechnet mit einem deutlichen Einsparpotential.
"Wir erwarten hier wirklich Werte weit im zweistelligen Bereich bei der Abgasreduktion, in der Kraftstoffersparnis erhoffen wir uns Werte im einstelligen Bereich."
Für die neue Zündtechnik ist kein aufwendiger Umbau des Motors notwendig. Auch am Viertaktprinzip ändert sich nichts. Lediglich eine neue Zündelektronik müssen die Wissenschaftler entwickeln. Schließlich beruht die Hochfrequenztechnik auf einem anderen Funktionsprinzip als herkömmliche Autozündungen. Ob sich die neue Zündkerze schließlich durchsetzen und serienmäßig in Autos eingebaut werden wird, hängt letztlich davon ab, ob Holger Heuermann die großen Automobilkonzerne von seiner Entwicklung überzeugen kann.
"Mittlerweile sind wir sehr optimistisch, dass es entsprechend in Serie kommen wird. Vorgestellt wird die Zündkerze den Automobilfirmen Anfang nächsten Jahres. Und die Serienreife selber, dass man es als Endkonsument dann im Automobil kaufen kann, wird in der Größenordnung von dann noch mindestens zwei weiteren Jahren liegen."
Fachleute wie Professor Rudolf Menne, Direktor des Ford Forschungszentrums in Aachen, sind jedenfalls gespannt auf das Ergebnis.
"Ich glaube, dass diese Entwicklung eine sehr positive ist, weil gerade die entsprechende Hochfrequenzzündung, wie sie hier angesprochen wird, für direkt einspritzende Otto-Motoren von erheblichem Vorteil sein kann. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass Potential eines solchen Otto-Motors in bester Weise zu nutzen. Wir glauben, dass das eine erfolgreiche Technologie sein wird, die uns in Zukunft noch viele Möglichkeiten öffnet."