Motorentechnik Split-Cycle-Prinzip: 30 Prozent sparsamer

Die Idee ist nicht neu und bislang funktionierte sie auch nicht zufriedenstellend: Trotzdem hat jetzt ein amerikanisches Unternehmen den Verbrennungsmotor neu bedacht.

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Manchmal muss man ganz neue Ansätze überlegen, um bekannte Systeme besser zu machen. Wie man Motoren anders bauen kann, hat das Unternehmen Scuderi erprobt. Der gleichnamige Motor funktioniert im sogenannten Split-Cycle-Prinzip und soll um bis zu 30 Prozent sparsamer sein als normale Viertaktmotoren.

Vier Takte auf zwei Zylinder verteilt

Die Maschine arbeitet mit geteiltem Taktzyklus, bei dem die vier Takte eines herkömmlichen Verbrennungsmotors auf jeweils zwei Zylinder aufgeteilt werden. Die Zylinder sind durch einen Überleitungskanal miteinander verbunden. Der erste des Zylinderduos saugt die Luft an und verdichtet sie. Anschließend schiebt er sie dabei über den Überleitungskanal in den Brennraum des Zylinders nebenan. Dann schließt das Ventil und der Verbrennungsprozess, also der Arbeitstakt beginnt mit der Zündung kurz nach dem oberen Totpunkt des Kolbens im zweiten Zylinder. Diese Trennung von Arbeits- und Kompressionstakt führt zu einer wesentlich gesteigerten Treibstoffeffizienz. Der Verbrauch sinkt – verglichen mit einem modernen konventionellen Verbrennungsmotor – um etwa 30 Prozent, der NO_x-Ausstoß um bis zu 80 Prozent.

In weiteren Ausbaustufen ließe sich der Wirkungsgrad des Scuderi-Motors weiter steigern, etwa durch Wärmerückgewinnung und Zylinderdeaktivierung. Zudem kann Bewegungsenergie – beispielsweise beim Abbremsen oder im Teillastbetrieb als Druckluft-Energie gespeichert werden.

Zwei Schwächen behoben

Ganz neu ist der Denkansatz nicht: Bereits in der Vergangenheit experimentierten Entwickler mit Split-Cycle-Motoren. Zu hoch jedoch waren die Überströmverluste, zudem lag der thermische Wirkungsgrad deutlich unter dem konventioneller Verbrennungsmotoren. Scuderi hat beide Schwächen mit zwei patentierten Konstruktionsänderungen behoben. Zum einen kann der Kolben während der Kompression bis auf wenige Millimeter an den Zylinderkopf heranfahren, nach außen öffnende Ventile ermöglichen dies. So wird die Luft fast vollständig und verlustarm in den Überleitungskanal und damit in den Arbeitszylinder nebenan gepresst.

Der thermische Wirkungsgrad verbessert die relativ späte Zündung, die durch die Trennung von Verdichtungs- und Arbeitstakt gelingt. Trotz dieser Verzögerung werden hohe Flammgeschwindigkeiten erreicht, das Expansionsverhältnis von 13:1 übertrifft das von herkömmlichen Ottomotoren erheblich.

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