Automobil 29.04.2011, 19:53 Uhr

Zweitakt-Gegenkolbenmotor von einst, soll heute mit hoher Effizienz glänzen

Die Konstruktion von Verbrennungsmotoren ist reich an Varianten, Versuchen und Fehlschlägen. Heute dominiert das Viertaktprinzip von Nicolaus Otto sowohl im Benzin- als auch im Dieselmotor. Lediglich bei ganz kleinen und ganz großen Hubräumen überlebte das Zweitaktverfahren. Nun ist die neue Entwicklung eines Diesel-Zweitakt-Gegenkolbenmotors im Gespräch, der mit hoher Leistungsdichte und geringer Schadstoffemission sich für den Fahrzeugantrieb empfiehlt.

Läutet er das Comeback des Zweitakters ein? Der „OPOC“-Motor von Peter Hofbauer, des Motoreningenieurs, der vor 40 Jahren bei VW die Entwicklung des 1,5-l-Kammerdieselmotors abgeschlossen hatte. Hofbauer, ehemals Chef der VW-Motorenentwicklung, der seit vielen Jahren in den USA lebt, will nun einen Diesel-Zweitakter auf den Markt bringen, der den geringen Kraftstoffverbrauch heutiger Diesel deutlich weiter reduzieren soll.

Der Zweitakt-Gegenkolbenmotor Hofbauers hat im Gegensatz zu den ehemaligen Junkers-Flugmotoren statt zwei Kurbelwellen nur eine. Das senkt das Motorgewicht beträchtlich und reduziert den Bauraum, der in Fahrzeugen nicht im Übermaß zur Verfügung steht. Eine weitere Besonderheit des Motors ist seine Boxerbauweise. Hofbauer nennt ihn „OPOC“ – Opposed Piston, Opposed Cylinder. So wirken auf die Kurbelwelle jeweils zwei Kolben in zwei gegenüberliegenden Zylindern. Die Kolben in den Zylindern laufen aufeinander zu. Die Zündfolge der Zylinder beträgt 180 Grad.

Die OPOC-Zylindereinheit kann auf zwei und mehr ergänzt werden, um ohne Vergrößerung von Bohrung und Hub höhere Leistungen zu erreichen. Die Aufladung des Motors übernehmen Abgasturbolader, die künftig zur Verbesserung des Drehmoments im unteren Drehzahlbereich zusätzlich elektrisch angetrieben werden sollen. Die im Zylinder des Zweitakt-Gegenkolbenmotors aufeinander zulaufenden Kolben kehren nach der Zündung zum unteren Totpunkt zurück. Während ein Kolben im unteren Totpunkt die Einlassschlitze steuert, so steuert der andere die Auslassschlitze. Dabei eilt der Auslasskolben dem Einlasskolben vor und schließt früher, um den ganzen Hub beider Kolben zur Kompression zu nutzen.

Entscheidend ist der lange Weg, den das Frischgas von den Einlass- zu den Auslassschlitzen zurücklegen muss, darum sind die Spülverluste beim OPOC extrem gering. Während die Stege zwischen den Auslassschlitzen gekühlt werden, sind die Einlassschlitze so ausgebildet, dass sie einen Drall der einströmenden Luft ergeben.

Durch das Fehlen der beiden Leertakte eines Viertaktmotors und folglich geringere Reibung verspricht ein solcher Motor einen geringeren spezifischen Verbrauch. Das heutige Konzept ist das Ergebnis langjähriger Überlegungen, Entwicklungen und Verbesserungen.

Nachteilig beim OPOC-Motor ist die hohe thermische Belastung des Auslasskolbens, außerdem muss von der Seite in den Brennraum eingespritzt werden. Darum ist die heute im Diesel übliche Kolbenmulde kaum brauchbar. Hofbauer verwendet darum zwei Einspritzdüsen, die auf gegenüberliegenden Zylinderseiten sitzen. Dadurch kann es interessante Effekte geben, die derzeit noch untersucht werden.

Wie üblich kann der OPOC in unterschiedlichen Größen gebaut werden. Darum bietet das von Hofbauer gegründete Unternehmen EcoMotors International eine ganze Palette von Motoren an.

Seit Februar besteht eine Entwicklungszusammenarbeit mit Navistar International Corporation, Warrenville/Illinois, die zunächst Nutzfahrzeugmotoren nach dem System OPOC herstellen will. Navistar ist ein US-amerikanischer Nutzfahrzeughersteller, der in den 1980er-Jahren aus dem International-Harvester-Konzern hervorging und Nutzfahrzeugmotoren weltweit an eine Vielzahl von Fahrzeugherstellern liefert.

Den Ausschlag für die Zusammenarbeit beider Firmen gaben die bisherigen Messwerte der bei EcoMotors gebauten Prototypen. Gewicht und Verbrauch sowie die geringen Schadstoffwerte im Abgas lagen sehr deutlich unter den Werten konventioneller Dieselmotoren.

 

  • Christian Bartsch

  • Wolfgang Pester

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