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Zündkerze mit Laserlicht

Ein neuartiges Zündsystem für Benzin- und Gas-Motoren basiert auf Laserpulsen und soll die elektrische Zündkerze nach rund 100 Jahren ablösen. Alternativen, woran Motorenhersteller seit geraumer Zeit fieberhaft arbeiten, entwickelten zwei Elektrotechniker der Technischen Universität (TU) Wien nun in Form eines Prototyps. Bereits in drei Jahren könnte das neue Laserzündsystem serienmäßig in Motoren eingebaut werden. Ökologische Gründe wie ein um 70 Prozent reduzierter Stickoxidausstoß sprechen schon jetzt dafür.

Die neue Laserzündkerze

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Die neue Laserzündkerze

Die neue Laserzündkerze

Die neue Laserzündkerze

Laserzündkerze mit Plasma

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Laserzündkerze mit Plasma

Laserzündkerze mit Plasma

Laserzündkerze mit Plasma

Wien (TU). – Die konventionelle elektrische Zündkerze stößt aus mehreren Gründen an ihre physikalischen Grenzen. Strengere Umweltrichtlinien sehen eine Abgasreduzierung bei Verbrennungsmotoren vor. Daneben soll auch der Primärenergieverbrauch gesenkt werden. All das versuchte man zuletzt bei modernen Motoren mit hoher Verdichtung und sehr mageren Kraftstoffgemischen zu verwirklichen. Magergemische enthalten mehr Luft als für eine stöchiometrische Verbrennung benötigt wird. Aufgrund dieses Luftüberschusses sinkt die Flammentemperatur und als folge dessen der Stickoxidausstoß. Hohe Verdichtungsverhältnisse sind für hohe Wirkungsgrade unumgänglich. Die elektrische Funkenzündung schafft es nicht mehr derart hochverdichtete Magergemische zu entzünden.
Am Institut für Photonik der TU Wien stellten die beiden Projektassistenten Heinrich Kofler und Johannes Tauer unter der Leitung von Professor Ernst Wintner nun ein neuartiges Laserzündsystem vor.

„Mit dem Laser können wir die Zündgrenze weiter hinausschieben und erzielen damit eine Wirkungsgradsteigerung um ein paar Prozentpunkte. Was allerdings noch viel mehr im Vordergrund steht bei der neuen Technologie, ist das Herabsenken der Stickoxidemissionen um 70 Prozent“, fasst Heinrich Kofler zusammen. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugsbau der TU Wien und GE Jenbacher wurde der neue Prototyp der Laserzündkerze getestet. Am Zylinderkopf befindet sich ein Festkörperlaser. Über einen kurz gepulsten Laserstrahl wird optische Energie zur Verfügung gestellt und mit einer Linse fokussiert. Im Fokus der Linse entstehen derartig hohe Intensitäten, dass es zu einem optischen Durchbruch und zu einer Plasmabildung kommt. Dieser Funke ist nahezu frei wählbar und ortsunabhängig, das heißt also, dass man ihn knapp bei der Linse oder direkt in das Zentrum des Verbrennungsraumes hineinsetzen kann. Das Plasma ist heiß genug, um den Brennstoff zu entzünden.

Momentan versuchen die TU-WissenschafterInnen die Kosten der Anlage zu reduzieren. Johannes Tauer, der im vergangenen Dezember für seine Diplomarbeit zum Thema „Development of an Ignition Laser“ mit dem Scientific Award der BMW Group 2007, einem der höchstdotierten Nachwuchspreise weltweit, ausgezeichnet wurde, erklärt: „Laut unseren Einschätzungen rechnen wir für einen Großmotor pro Zylinder circa mit den drei- bis vierfachen Kosten einer konventionellen Zündanlage. Dennoch empfiehlt sich das teurere Zündsystem auf lange Sicht, weil der Verbrauch an Gas oder Benzin bei konstanter Leistung abnimmt und auch die Stickoxide deutlich reduziert werden können.“

Fotodownload: https://www.tuwien.ac.at/index.php?id=7058

Rückfragehinweis:
Projektass. Dipl.-Ing. Heinrich Kofler
Projektass. Dipl.-Ing. Johannes Tauer  
Technische Universität Wien
Institut für Photonik         
Gußhausstraße 25-29// 387, 1040 Wien
T +43/1/58801 – 38774, -38723
F +43/1/58801 - 38799
E heinrich.kofler@tuwien.ac.at
E johannes.tauer@tuwien.ac.at

Aussender:
Mag. Daniela Hallegger
TU Wien - PR und Kommunikation
Karlsplatz 13/E011, A-1040 Wien
T +43-1-58801-41027
F +43-1-58801-41093
E daniela.hallegger@tuwien.ac.at
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