Verbrennungsmotoren können noch umweltfreundlicher werden

Verbrennungsmotoren sind noch lange nicht ausgereizt. Bis zu 50 Prozent der CO2-Emissionen von Ottomotoren könnten durch eine Verbesserung des Wirkungsgrades reduziert werden. Voraussetzung dafür ist ein höherer Einspritzdruck im Motorraum. „Dadurch wird die Gemischwolke kompakter und homogener, der Kraftstoff verdampft rascher, sodass die Verbrennung gleichmäßiger und schneller abläuft“, erklärt Ulrich Spicher, Professor am Institut für Kolbenmaschinen des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).

Er arbeitet zusammen mit seinen Kollegen daran, den Einspritzdruck auf 800 bis 1 000 bar zu erhöhen. Das schont Geldbeutel und Umwelt, wenn der Kraftstoff effizienter benutzt wird.

Das größte Problem bisher:

Herkömmliche Einspritzpumpen zur Benzindirekteinspritzung sind bisher auf 200 bar begrenzt und halten derart hohen Drücken nicht stand. Aus keramischen Materialien wie Siliciumcarbid oder Sialonen sollen deshalb haltbarere Pumpen entwickelt werden.

Anders als beim Ottomotor weisen Selbstzünder bereits einen relativ hohen Wirkungsgrad auf. Problematisch sind dagegen die Ruß und Stickoxidemissionen. Hier arbeiten die Forscher daran, die Emissionen gleich im Motorbrennraum zu reduzieren. Denkbar ist eine räumliche Trennung der Vor- und Haupteinspritzung, so dass das lokale Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei der Hauptverbrennung nicht reduziert wird. „Mit dieser Methode ist es bis jetzt gelungen, die Rußemissionen um 80 Prozent zu reduzieren, wobei gleichzeitig auch die Stickoxidemissionen gesenkt werden“, so Spicher.