Ein Laserstrahl ersetzt die Zündkerze - dies ist eine zündende Revolution im Motor, meint der Physiker Doktor Ernst Winklhofer. Er arbeitet und forscht für den angesehenen und auch in Deutschland sehr aktiven Grazer Motorenspezialisten AVL List. Den Laser im Verbrennungsmotor vergleicht mit der Funktionsweise einer konventionellen Zündkerze.
Zwischen den Elektroden, die in den Brennraum hinein stehen, liegt eine Spannung von zwanzig, dreißig Kilovolt an. Dort wird ein Plasma gezündet, eine Funkenentladung gezündet, und an diesem Zündfunken entzündet sich dann das Gemisch, und die Flamme breitet sich dann durch das Gemisch aus. Jetzt nehmen wir diese Elektroden weg, erzeugen dieses Zündplasma einfach dadurch, dass wir einen sehr intensiven Laserpuls in den Brennraum hineinbringen. Dieser Laserpuls braucht nur noch ein Fenster und keine Elektroden mehr. Wir positionieren ihn durch die Auswahl der Brennweite dieses Fensters genau dort, wo wir ihn haben wollen.
Eigentlich hat Ernst Winklhofer gar nichts gegen Zündkerzen. Schließlich handele es sich um eine millionenfach bewährtes, verlässliches und vor allem preiswertes kleines Gerät. Aber der Laser ist eleganter. Kein überflüssiges mechanisches Teil stört unnötig die optimale Flammenbildung.
Vergleichen Sie dieses Loch mit sechs Millimetern Durchmesser mit einer Bohrung von zwölf oder vierzehn Millimetern Durchmesser, so wie es eine Zündkerze heutzutage hat. Sie vergleichen den heutigen Zustand, bei dem Elektroden in den Brennraum hinein stehen und dort die Verbrennung und die Strömung stören. Das alles entfällt. Dieser Zutritt zum Brennraum ist so klein, dass man im Brennraum nur noch ein Loch braucht mit einem Durchmesser von sechs Millimetern. Und die zweite Besonderheit ist die, dass in den Brennraum nichts mehr hineinragt, keine Elektroden, keine Metallteile, überhaupt nichts mehr. Durch dieses Einkoppelfenster wird die Laserstrahlung dorthin fokussiert, wo es der Entwicklungsingenieur entscheidet und wo er es am besten nutzen kann.
Zweck der Übung: Durch zielgerichtete, mehrfache Zündung des Treibstoff-Luft-Gemisches wird dieses völlig rückstandsfrei verbrannt. Wegen des bei optimierter Verbrennung geringeren Materialverschleißes sollen Motoren länger leben, erwartet Winklhofer. Neu sind solche Experimente nicht, aber bislang waren ihre Aufbauten so groß wie ein Labortisch. Der Grazer Laserzünder nähert sich jedoch erstmals der Größe einer konventionellen Zündkerze samt Spule an. Der beauftragte Entwickler Carinthian Tech Research in Villach habe gute Arbeit geleistet.
Das, was ich am meisten bewundere ist, wie diese Pumpkammer zusammen mit dem Laser-Resonator integriert worden ist. Das sind normalerweise wesentlich größere Bauteile. Sie sind so stark miniaturisiert worden, dass sie wirklich in diesem Zündkerzenschacht des Versuchsmotors Platz finden. Und das war nach unserem Dafürhalten wirklich die größte Leistung unseres Entwicklungspartners CTR. Das Bauteil ist jetzt deutlich größer als eine konventionelle Zündspule, aber vergessen Sie nicht, das sind die ersten Stücke, die so funktionieren, wie wir das konzipiert haben. In diese Bauteile sind natürlich noch Reserven mit eingebaut, um all das, was noch nicht optimiert hat werden können, auch mit abzufangen.
Spätestens in dem kommenden fünf Jahren wird sich entscheiden, ob einer der deutschen Partner in München, Sindelfingen oder Wolfsburg in Pkws die Vorteile der Laserzündung nutzt.
Die ersten Kandidaten sehen wir als stationäre Gasmotoren, die dafür eingesetzt werden, einfach Deponiegas oder Erdgas in Kraft und Wärme zu wandeln. Das sind also riesengroße Stationäranlagen. Dort geht es vor allem darum, Betriebssicherheit zu realisieren. Dort geht es vor allem aber auch darum, Verbrennung so zu gestalten, dass die Emissionen auf ein absolutes Minimum absinken. Die Abgasreinigung verschlingt Kosten bei stationären Blockanlagen in der Größenordnung einigen hundert Tausend Euro.
In große Stationäranlagen werde eine nochmals verkleinerte Version des innovativen Laserzünders aber schon in Kürze eingebaut.
Zwischen den Elektroden, die in den Brennraum hinein stehen, liegt eine Spannung von zwanzig, dreißig Kilovolt an. Dort wird ein Plasma gezündet, eine Funkenentladung gezündet, und an diesem Zündfunken entzündet sich dann das Gemisch, und die Flamme breitet sich dann durch das Gemisch aus. Jetzt nehmen wir diese Elektroden weg, erzeugen dieses Zündplasma einfach dadurch, dass wir einen sehr intensiven Laserpuls in den Brennraum hineinbringen. Dieser Laserpuls braucht nur noch ein Fenster und keine Elektroden mehr. Wir positionieren ihn durch die Auswahl der Brennweite dieses Fensters genau dort, wo wir ihn haben wollen.
Eigentlich hat Ernst Winklhofer gar nichts gegen Zündkerzen. Schließlich handele es sich um eine millionenfach bewährtes, verlässliches und vor allem preiswertes kleines Gerät. Aber der Laser ist eleganter. Kein überflüssiges mechanisches Teil stört unnötig die optimale Flammenbildung.
Vergleichen Sie dieses Loch mit sechs Millimetern Durchmesser mit einer Bohrung von zwölf oder vierzehn Millimetern Durchmesser, so wie es eine Zündkerze heutzutage hat. Sie vergleichen den heutigen Zustand, bei dem Elektroden in den Brennraum hinein stehen und dort die Verbrennung und die Strömung stören. Das alles entfällt. Dieser Zutritt zum Brennraum ist so klein, dass man im Brennraum nur noch ein Loch braucht mit einem Durchmesser von sechs Millimetern. Und die zweite Besonderheit ist die, dass in den Brennraum nichts mehr hineinragt, keine Elektroden, keine Metallteile, überhaupt nichts mehr. Durch dieses Einkoppelfenster wird die Laserstrahlung dorthin fokussiert, wo es der Entwicklungsingenieur entscheidet und wo er es am besten nutzen kann.
Zweck der Übung: Durch zielgerichtete, mehrfache Zündung des Treibstoff-Luft-Gemisches wird dieses völlig rückstandsfrei verbrannt. Wegen des bei optimierter Verbrennung geringeren Materialverschleißes sollen Motoren länger leben, erwartet Winklhofer. Neu sind solche Experimente nicht, aber bislang waren ihre Aufbauten so groß wie ein Labortisch. Der Grazer Laserzünder nähert sich jedoch erstmals der Größe einer konventionellen Zündkerze samt Spule an. Der beauftragte Entwickler Carinthian Tech Research in Villach habe gute Arbeit geleistet.
Das, was ich am meisten bewundere ist, wie diese Pumpkammer zusammen mit dem Laser-Resonator integriert worden ist. Das sind normalerweise wesentlich größere Bauteile. Sie sind so stark miniaturisiert worden, dass sie wirklich in diesem Zündkerzenschacht des Versuchsmotors Platz finden. Und das war nach unserem Dafürhalten wirklich die größte Leistung unseres Entwicklungspartners CTR. Das Bauteil ist jetzt deutlich größer als eine konventionelle Zündspule, aber vergessen Sie nicht, das sind die ersten Stücke, die so funktionieren, wie wir das konzipiert haben. In diese Bauteile sind natürlich noch Reserven mit eingebaut, um all das, was noch nicht optimiert hat werden können, auch mit abzufangen.
Spätestens in dem kommenden fünf Jahren wird sich entscheiden, ob einer der deutschen Partner in München, Sindelfingen oder Wolfsburg in Pkws die Vorteile der Laserzündung nutzt.
Die ersten Kandidaten sehen wir als stationäre Gasmotoren, die dafür eingesetzt werden, einfach Deponiegas oder Erdgas in Kraft und Wärme zu wandeln. Das sind also riesengroße Stationäranlagen. Dort geht es vor allem darum, Betriebssicherheit zu realisieren. Dort geht es vor allem aber auch darum, Verbrennung so zu gestalten, dass die Emissionen auf ein absolutes Minimum absinken. Die Abgasreinigung verschlingt Kosten bei stationären Blockanlagen in der Größenordnung einigen hundert Tausend Euro.
In große Stationäranlagen werde eine nochmals verkleinerte Version des innovativen Laserzünders aber schon in Kürze eingebaut.