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Miniaturlaser soll Zündkerze künftig ersetzen

Die CTR (Carinthian Tech Research AG) hat einen Miniaturlaser entwickelt, der durch seine Leistung und Form in der Lage ist, künftig die klassische Zündkerze in Otto- und Gasmotoren zu ersetzen. Und schon ist die Rede von einem neuen "Meilenstein in der Motorenentwicklung". Der neue superkompakte Laser (Foto) sei bereits bei der AVL List GmbH, einem international tätigen Motoren- und Messtechnik-Unternehmen aus Graz, mit Erfolg an einem Testmotor erprobt worden. Die neue Technologie soll Treibstoff sparen, Schadstoffe reduzieren und gleichzeitig die Motorleistung verbessern.

Dabei ist es den Experten der CTR nach eigenen Angaben erstmals gelungen, den kompletten Laser-Prototyp mit ausreichender Leistung zum Zünden des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Einbauraum einer Zündkerze unterzubringen. Bislang musste immer der Motor mit viel Aufwand an den Laser angepasst oder der Laserstrahl über Glasfasern in den Brennraum geführt werden, was alle Versuche auf reine Forschungsarbeiten beschränkte. Neben der Laserform ist jedoch auch der Wirkungsgrad von großer Bedeutung. Die Elektronik der Laserzündung könne mit einer handelsüblichen 12V-Autobatterie betrieben werden. Die Leistung des fokussierten Laserpulses ist laut CTR ausreichend intensiv, um eine Plasmakugel zu erzeugen, was zu einer lokalen Temperaturerhöhung führt und somit die Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Ottomotor möglich macht. Besonders deutlich wird der Erfolg dieser Entwicklung an einem Vergleich: Ein konventioneller Laser mit der gleichen Leistung ist etwa 10-mal so groß wie der neu entwickelte Zündungslaser der CTR. Dieser Fortschritt stellte sich erst durch den Einsatz moderner Hochleistungs-Laserdioden ein.

Sämtliche Versuche, die Dimension herkömmlicher Zündkerze in der Vergangenheit zu verkleinern, sind an den Isolatoreigenschaften, die ihren Durchmesser bedingen, gescheitert. Bei der Laserzündkerze sei diese Begrenzung nun aufgehoben. Bei der Laserzündung lässt der relativ frei wählbare Ort des Zündplasmas eine Optimierung des Verbrennungsvorgangs zu und ermöglicht gegebenenfalls auch eine Mehrfachzündung (Multipoint-Ignition). Im Gegensatz zu herkömmlichen Zündkerzen ragen bei der Laserzündkerze keine Teile in den Brennraum, was eine relativ vollständige und schadstoffarme Verbrennung sowie einen geringen Materialverschleiß zur Folge hat. Nach Angaben der CTR lassen sich mit der Laserzündung darüber hinaus noch magerere Gemische zünden, was die CO2-Emission weiter senkt.

"Das Laserzündungssystem ist für den Einsatz in Benzin- oder Gasmotoren entwickelt worden," erklärt Gerhard Kroupa, Projektleiter der CTR. "Die größte Herausforderung dabei war, in einem kleinen Bauraum einen Laser zu integrieren, der den am Motor auftretenden Vibrationen standhält und auch bei hohen Temperaturen (bis zu 300 °C) stabil funktioniert." Ruß und Ablagerungen am optischen Fenster im Brennraum würden durch den Laser selbst verbrannt. Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte