Mit der rasanten Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben nähern sich Verbrennungsmotoren der Abschaffung. Hybrid- und Elektrofahrzeuge bieten deutlich bessere Vorteile bei der Emissionsreduzierung und Senkung der Betriebskosten. Neben reinen Elektrofahrzeugen spielen Motoren auch bei Plug-in-Hybriden und Fahrzeugen mit erweiterter Reichweite eine wichtige Rolle.
Subaru hat ein neues Patent für ein effizienteres Vorverbrennungssystem angemeldet. Porsche erforscht derzeit solche Systeme zur Leistungsmaximierung. Subaru konzentriert sich dabei jedoch nicht auf die Leistung selbst, sondern auf die Effizienz. Das Patent löst vor allem das Problem des Kaltstarts des Motors.
Wie wir alle wissen, muss die Motordrehzahl beim Kaltstart mehr als halb so hoch wie die normale Leerlaufdrehzahl sein, damit der Dreiwegekatalysator die Abgase schnell verarbeiten kann. Sie liegt normalerweise zwischen 1500 und 1800 U/min. Wenn der Motor im normalen Fahrbetrieb plötzlich abbremst, kann der Kraftstoff nicht vollständig verbrennen und bleibt an der Brennraumwand haften. Dadurch erhöht sich die Kraftstoffdichte, und bei der Verbrennung des Motors werden mehr schädliche Kohlenwasserstoffe freigesetzt. Das von Subaru angemeldete Patent für die Vorverbrennung ist eine Lösung für das Problem der Kraftstoffverschwendung und der erhöhten Emissionen beim herkömmlichen Kaltstart.
Vorverbrennung ist keine neue Technologie, wird aber in herkömmlichen Fahrzeugen selten eingesetzt. Denn selbst wenn sie genutzt wird, ist sie der Öffentlichkeit weitgehend unbekannt. Bei einem herkömmlichen Verbrennungsmotor wird das durch Einspritzdüse und Einlassventil erzeugte Luft-Kraftstoff-Gemisch im Hauptbrennraum durch die Zündkerze gezündet. Bei der Vorverbrennungstechnologie wird eine halbkugelförmige Hülle um die Zündkerze herum verwendet, um einen separaten Brennraum zu bilden, in dem die Vorverbrennung stattfinden kann.
Das Vorbrennersystem nutzt eine kleinere Zündvorrichtung in einer separaten Brennkammer, um die Flamme zu erschöpfen und anschließend den Kraftstoff in der Hauptbrennkammer zu zünden. Dieses alternative Zündsystem optimiert die Verbrennungsqualität insgesamt, ermöglicht einen gründlichen Motortakt und minimiert den Kraftstoffverbrauch, insbesondere beim Kaltstart, bei dem mehr Kraftstoff langsamer verbrannt wird. Die Vorbrennerkammer verfügt über eine zentrale Hauptöffnung und zwei kleinere Durchgangslöcher an beiden Seiten. Öffnung und Durchgangslöcher sind so angeordnet, dass sie Luft vom dafür vorgesehenen Hochdruckventil der Vorbrennerkammer leiten und den Zündfunken für den Kraftstoff lenken.
Große Mauer GW4D20B
Das Luftdruckventil, das die Vorkammer mit Luft versorgt, wirkt beim Start wie ein Schutzschild. Es umgibt die Vorkammer mit einer Luftschicht. Dadurch wird verhindert, dass das Kraftstoffgemisch an der Außenseite der Vorkammer anhaftet, und gleichzeitig eine effizientere Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Vorkammer ermöglicht. Beim Start wird zuerst der Luftinjektor und dann der Kraftstoffinjektor aktiviert. Dadurch entsteht ein Wirbeleffekt im Brennraum, wobei sich die beiden Einspritzungen zeitlich überschneiden.
Die Technologie wird Verbrennungsmotoren zwar nicht auf das Effizienzniveau von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen bringen, könnte aber zu einigen bahnbrechenden Innovationen führen.
Hyundai G6BA 2.7
