Wien - Hat die gute, alte Zündkerze schon bald ausgedient? Wissenschafter um Bernhard Geringer, Vorstand des Instituts für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau der Technischen Universität (TU) Wien, arbeiten derzeit an einer Methode, wie das verdichtete Treibstoff-Luft-Gemisch in Otto-Motoren mittels Laser gezündet werden kann. Vorteile hätte die Sache vor allem bei High-Tech-Maschinen zur Verbrauchseinsparung, bei denen die Verhältnisse im Brennraum auf Grund von Effizienzsteigerungen immer komplizierter werden.

Um einerseits Treibstoff zu sparen und andererseits den Schadstoffausstoß eines Fahrzeugs zu senken, setzen Motorenentwickler unter anderem auf den so genannten Schichtladebetrieb. Dabei wird - vor allem bei geringem Leistungsbedarf des Motors - nicht mehr der ganze Brennraum der Zylinders einheitlich mit Treibstoff-Luft-Gemisch gefüllt. Das Gemisch ist vielmehr "geschichtet", im Bereich der Zündkerze fetter, damit es eben noch zündet, ansonsten stark abgemagert.

Vorteile einer Laser-Zündung

Bisher musste die jeweils optimale Schicht für die Zündung durch komplizierte strömungstechnische Maßnahmen zur Zündkerze geleitet werden, erklärte Geringer. Beim Laserbetrieb könnte die Sache umgekehrt werden, indem der energiereiche Strahl dorthin gelenkt wird, wo die optimalen Bedingungen für die Verbrennung herrschen. Auch in Großmotoren - etwa Gasantriebsmaschinen in Kraftwerken - könnte die Laser-Zündung schon bald eingesetzt werden. Dabei ist die begrenzte Lebensdauer herkömmlicher Zündkerzen ein Kostenfaktor, und die Laser-Zündung würde einfach länger funktionieren.

Das Prinzip der Laser-Zündung klingt einfach, doch der Teufel sitzt im Detail. Anstatt der Kerze sitzt im Zylinderkopf eines Laser-gezündeten Motors ein kleines rundes Fenster aus Saphir- oder Quarzglas mit einem Durchmesser von sechs bis 19 Millimeter, je nach Variante, und einer Stärke von rund fünf Millimetern. Durch dieses Fenster wird dann der energiereiche Laserstrahl gelenkt, der zum richtigen Zeitpunkt das verdichtete Treibstoff-Luft-Gemisch entzündet.

Hauptproblem

Ein Hauptproblem der Sache ist, dass das Fenster durch die Vorgänge im Zylinderkopf laufend verschmutzt und so immer undurchlässiger für den Strahl wird. Nun können die Forscher einfach die Intensität des Lasers einfach erhöhen und so die Verschmutzungen an der Innenseite des Glases einfach wegbrennen. Das würde allerdings wieder den Energieeinsatz in die Höhe treiben, was nicht im Sinne der Erfinder ist. Daher tüfteln die Wiener Forscher an der Optimierung des Fensters, spezielle Werkstoffe und Formgebung sollten die Situation ohne zusätzlichen Energiebedarf verbessern.

Nachdem der Laser-gezündete Motor im Labor bereits läuft, arbeiten die Wissenschafter nun auch an der Umsetzung. In einer nächsten Stufe soll auch die Industrie wesentlich stärker eingebunden werden. Die Forschungen wurden und werden bisher vom Wiener Wirtschaftsförderungsfonds (WWFF), dem Verkehrsministerium (BMVIT) sowie der Anstalt für Verbrennungskraftmaschinen List (AVL) und der GE-Jenbacher AG unterstützt. (APA)