Neue Herausforderer für den Ottomotor

Frankfurt/Main. Wer gegenwärtig die Aussagen der großen Automanager verfolgt, muss zu dem Schluss kommen, dass die Zukunft dem Elektroauto gehört. Bis es so weit ist, das räumen die Herren meist im zweiten Satz ein, wird es noch ein Weilchen dauern und man werde inzwischen den Verbrennungsmotor weiter optimieren. Mit dieser Perspektive können offenbar alle – Autofahrer, Autokonzerne und Energieversorger – prima leben. Ein kleine Gruppe von Erfindern und Ingenieuren kann es nicht. Diese Außenseiter stellen infrage, dass ein Verbrennungsmotor auch künftig nach dem althergebrachten Viertakt-Prinzip arbeiten muss, das Nikolaus Otto im Jahr 1876 entwickelte.

In den seither vergangenen 134 Jahren hat sich allerhand getan in der Motorentechnik, die Maschinen wurden zuverlässiger, stärker, leichter, leiser, schneller, sparsamer. Am Prinzip der vier Takte – ansaugen, verdichten, verbrennen, ausstoßen – wurde bis heute jedoch nicht gerüttelt. Ob Smart oder Rolls-Royce, Ferrari oder Tata: Alle werden von Ottomotoren bewegt. Der Wirkungsgrad eines modernen Benzinmotors liegt bei rund 33 Prozent. Die Scuderi Group hat jedoch verkündet, den Prototyp eines neuen Verbrennungsmotors zum Laufen gebracht zu haben, dessen Wirkungsgrad bei mindestens 40 Prozent liege. „Wir werden bis Ende des Jahres konkrete Daten vorlegen, aus denen hervorgeht, dass die Scuderi-Engine den Ottomotor in allen Belangen klar übertrifft“, sagt Michael Eisenbeis, Europa-Direktor der Scuderi Group mit Sitz in Frankfurt am Main.

Neu an der Scuderi Split Cycle Engine ist die Teilung der vier Takte in zwei mal zwei und die Aufgabenverteilung auf zwei Zylinder. Ein Zylinder übernimmt das Ansaugen und Verdichten, im zweiten finden die Verbrennung und der anschließende Abgasausstoß statt. Beide Zylinder sind durch ein Ventilsystem miteinander verbunden, über das die hoch verdichtete Luft vom ersten in den zweiten gelangt. Weil beide Kammern jeweils optimal für ihren Zweck ausgelegt werden können, erreicht der Druck in der Brennkammer circa 50 Bar. In einem aktuellen FSI-Benziner herrschen nach dem Verdichten etwa drei Bar. Der Vorteil: Der Kraftstoff wird erst gezündet, nachdem der Kolben den oberen Totpunkt erreicht hat. In allen Ottomotoren jedoch geschieht die Zündung kurz vor dem oberen Totpunkt, sodass der Kolben ein minimales Stück gegen den Verbrennungsdruck arbeiten muss. Allein die spätere Zündung hat eine erhebliche Effizienzsteigerung zur Folge, auch lassen sich deutlich niedrigere Stickoxid-Werte erzielen.

Derzeit läuft die Scuderi-Engine, ein Zweizylindermotor mit 1,1 Liter Hubraum, auf dem Prüfstand des Southwest Research Institute in San Antonio, Texas. 3700 U/min wurden bereits erreicht. „Die OEMs, mit denen wir in Kontakt stehen, fordern mindestens 4000 Umdrehungen, aber wir werden wohl sogar 4500 Umdrehungen erreichen“, sagt Eisenbeis. 14 der 20 größten Autohersteller stehen angeblich in Gesprächen mit der Scuderi Group aus West Springfield, Massachusetts. Unter Antriebsexperten gilt das neue Funktionsprinzip durchaus als interessant. Vor allem auch deshalb, weil es mit der bekannten Technik umzusetzen ist. Es würden keine neue Herstellungsverfahren und keine neue Produktionsanlagen gebraucht, und auch im Motorraum benötigte ein Scuderi-Motor nicht mehr Platz. Nicht nur die Scuderi-Entwickler, auch die Ingenieure zweier weiterer Firmen planen, den Ottomotor durch eine neue Technik abzulösen.

Peter Hofbauer etwa arbeitet bei EcoMotors in Troy, Michigan an der sogenannten OPOC-Engine. Ziel ist es, einen Verbrenner zu bauen, der mit 2,35 Liter Benzin pro 100 Kilometer auskommt. Um das zu erreichen, verzichteten die OPOC-Tüftler auf die Zylinderköpfe und verdoppelten stattdessen die Zahl der Kolben, von denen jeweils zwei in einem Zylinder aufeinander zu rasen. Das Funktionsschema erinnert an einen Boxermotor mit eingebautem Spiegelbild. Und in Northamptonshire (England) bei Ilmor Engineering wird an einem Motor konstruiert, der auf den Erfinder Gerhard Schmitz zurückgeht.

Die Maschine mit 700 Kubikzentimeter Hubraum, 130 PS Leistung und einem maximalen Drehmoment von 166 Newtonmeter besteht aus drei Zylindern, wobei die beiden äußeren Brennkammern nahezu klassisch arbeiten, während im mittleren Zylinder die ausgestoßenen Gase weiter genutzt werden. Fünftaktmotor nennt Ilmor das 2009 vorgestellte Prinzip. „Es ist unverkennbar, dass die Autoindustrie an Brückentechnologien interessiert ist, um vor Anbruch des Zeitalters der Elektrofahrzeuge noch möglichst viel von dem, was schon da ist, zu nutzen“, sagt Christoph Stürmer, Autoexperte des Beratungsunternehmens IHS Global Insight. „Allerdings haben bislang alle motorischen Neuerungen – mit Ausnahme des Diesel-TDI – die anfangs hochgesteckten Erwartungen bezüglich ihrer Effizienz nicht erfüllt.“