Eigentlich kaum zu glauben: Seit über 120 Jahren werden Motoren entwickelt und gebaut, ohne dass sich die Herangehensweise wesentlich geändert hätte: Das Prinzip ist immer dasselbe: ansaugen, verdichten, verbrennen/arbeiten, ausstoßen.
Es ist ja nicht so, dass sich der klassische Hubkolben-Verbrennungsmotor - als Benziner oder als Diesel - nicht bewährt hätte. Nur: Sein Wirkungsgrad beträgt auch heute noch nur rund 33 Prozent.
Alternativkonzepte bringen meist irgendwelche Erfinder ins Gespräch. Unter allen hat sich bislang Felix Wankel mit seinem Drehkolbenmotor am besten geschlagen. Obwohl zuerst mehrere Fahrzeughersteller an den Durchbruch des Rotationskolbentriebwerks glaubten, ist Mazda dennoch heute der letzte "wankelmütige" Autobauer.
Ein Viertakter als Zweitakter
Jetzt gibt's wieder neue Impulse: Von der US-amerikanischen Scuderi Group stammt ein Doppelkolben-Motorkonzept, das sich sowohl auf den Einsatz von Diesel als auch von Benzin abstimmen lässt.
Der Motor funktioniert nach wie vor als Viertakter, verteilt die Verbrennungstakte aber auf zwei Kolben ("Split Cycle"). Deshalb ergibt sich - wie beim Zweitakter - pro Kurbelwellenumdrehung nur ein Arbeitstakt und damit grundsätzlich ein guter Wirkungsgrad. Anders als beim Zweitakter mit konventionellem Aufbau entstehen beim Scuderi-Motor aber kaum Probleme mit dem Gasaustausch, was wiederum zu gesteigerter Effizienz und besserer Abgasqualität führt.
Ein Motor, der 80 Prozent weniger Schadstoffe ausstößt und auch noch wirkungsvoller arbeitet? Die US-Firma Scuderi will ihn erfunden haben.
Die beiden Kolben bewegen sich nicht parallel: Der Arbeitskolben erreicht den oberen Totpunkt etwas früher als der Verdichtungskolben. Ein spezielles Ventilsystem, in das ein Drucklufttank integriert ist, verbindet die beiden Verdichtungsräume.
Durch einen Verbindungskanal gelangt die verdichtete Frischluft in den Verbrennungsraum des Arbeitszylinders. Im Schiebebetrieb kann die vom Motor komprimierte Luft im Druckbehälter gespeichert werden. Der Druck im Verdichtungszylinder soll beim Scuderi-Benzinmotor zirka 50 bar erreichen - bei einem aktuellen Otto-Motor mit Direkteinspritzung sind es nur rund 3 bar.
Direkteinspritzung, aber geringere Verbrennungstemperatur
Da das Kompressionsverhältnis des Verdichtungszylinders größer gewählt werden kann als das des Verbrennungszylinders und weil sich bei der Wahl einer grösseren Bohrung zudem ein geometriebedingter Aufladeeffekt ergibt, lässt sich der Wirkungsgrad des Scuderi-Triebwerks nach Angaben der Entwickler gegenüber einem konventionellen Motor wesentlich steigern. Mit herkömmlichen Kurbelwellen-Gegengewichten und Ausgleichswellen soll das Ausbalancieren der freien Kräfte und Momente sehr einfach möglich sein.
Die Einspritzung der Treibstoffdosis erfolgt direkt in den Verbrennungsraum, sobald sich das Einlassventil zu öffnen beginnt. Weil die Zündung der Zylinderfüllung zu einem vergleichsweise späten Zeitpunkt erfolgt, steigt die Verbrennungstemperatur nie so stark an wie im konventionellen Motor.
Deshalb entstehen in den Rohemissionen, das ergaben Studien am Motorenkonzept, deutlich weniger Stickoxide (NOx). Scuderi beziffert die Verbesserung mit 80 Prozent, sodass sich zum Beispiel eine Abgasrückführung erübrigt und der Nachbehandlungsaufwand bescheiden bleibt. Und das alles unter Verwendung der gleichen Bauteile wie beim konventionellen Motorenbau.
Ein kleiner Druckluftbehälter soll's möglich machen
Notwendig ist nur der Einbau eines kleinen Druckluftbehälters mit einigen wenigen Steuerelementen - also eine Investiton von wenigen hundert Euro. Neben allen anderen Vorteilen, so Scuderi, soll auch die Kraftstoffleistung fast um ein Drittel gesteigert werden können.
Kein Wunder also, dass Motorenbauer diese Entwicklung in Sachen Druckluft-Hybrid-Motor mit großem Interesse verfolgen, umso mehr, als Benzin- und Dieselversionen des Scuderi-Motors schon gegen Ende 2008 als Prototypen zu arbeiten beginnen dürften.
Übrigens: Der Italoamerikaner Carmello Scuderi, der die im US-Staat Massachusetts ansässige Firma vor sechs Jahren gründete (und inzwischen verstorben ist), hat in den achtziger Jahren auch die technischen Grundlagen für den FCKW-freien Kühlschrank entwickelt.