HCCI verspricht weniger Verbrauch und mehr Reichweite. Foto: Auto-Reporter/Opel
General Motors entwickelt neues Verbrennungverfahren
Die Auto-Industrie arbeitet seit Jahren nicht nur an der Entwicklung alternativer Antriebssysteme, sondern auch an immer weiteren Reduzierungen von Verbrauch und Emissionen bei den heutigen Otto- und Diesel-Triebwerken. Das ist für die Öffentlichkeit nicht immer spektakulär, aber in der Addition der zahlreichen kleinen Schritte sehr erfolgreich. Bei Benzinmotoren einen großen Sprung nach vorn könnte das jetzt erstmals von General Motors vorgestellte homogene Kompressionszündungs-System HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) darstellen, das in Kombination mit anderen modernen Technologien rund 15 Prozent Kraftstoff einspart und bereits heute zukünftige Abgasnormen erfüllt.
In enger Zusammenarbeit zwischen den Entwicklungszentren in Detroit und Rüsselsheim entwickelten die Ingenieure ein System, dass alle Vorteile des Verbrennungsmotors wie zum Beispiel gutes Preis-/Leistungsverhältnis und geringe Emissionen beibehält und die Vorzüge eines Selbstzünders wie hohe Effizienz und hohes Drehmoment zum großen Teil integriert. Zuerst jahrelang in den Labors erforscht, brachte GM jetzt auf Basis modifizierter 2.2 Ecotec Vierzylinder-Aluminium-Triebwerke in einem Opel Vectra mit Schaltgetriebe und in einem Saturn Aura mit Automatik die neue Technologie auf die Straße.
Und die ersten Tests machen Mut. Zeigen sie doch, dass ein HCCI-Motor, bei dem das Benzin bei niedrigerer Temperatur verbrannt wird und daher weniger Energie in Form von Wärme verloren geht, bis zu 80 Prozent der Kraftstoff-Effizienz eines Dieselmotors bietet. Und dies ohne teure Stickoxid-Nachbehandlung. Und noch einem weiteren Vorteil weist das Konzept auf: Da das Verdichtungsverhältnis einem normalen Benzin-Direkteinspritzer ähnelt, ist der Betrieb mit allen handelsüblichen Kraftstoffen sowie E85-Ethanol möglich.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Benzin- und Dieselmotoren bewirkt HCCI bei der Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Zylinder eine fast flammenlose Verbrennung bei relativ niedriger Temperatur, wobei der gesamte Kraftstoff in der Kammer exakt gleichzeitig verbrannt wird. Für den Ablauf des HCCI-Prozesses ist allerdings Hitze notwendig. Um diese nach einem Kaltstart schnell in den Zylindern zu erzeugen und den Katalysator zu erwärmen, wird der Motor zunächst mit dem traditionellen Zündmechanismus betrieben. Sind rund 1600 Grad erreicht und die Daten von den vier Zylinderdrucksensoren vom Kontrollsystem abgerufen, setzt der HCCI-Modus ein, der nur ein vergleichsweise mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch benötigt und damit annähernd die Effizienz eines Diesels erreicht.
Bis zur Serienreife werden allerdings noch ein paar Jahre vergehen. Beim gegenwärtigen Entwicklungsstand ist der HCCI-Betrieb bis zu einer Höchstgeschwindigkeit von rund 90 km/h und bei Drehzahlen zwischen 1000 U/min und knapp 3000 U/min möglich, wird schneller gefahren oder bei hoher Last wird wieder in den konventionellen Modus umgeschaltet. Ein Wechsel, der bei ersten Probefahrten mit dem Vectra auf dem Opel-Testgelände in Dudenhofen noch deutlich spürbar war. Durch weitere Verbesserungen an Kontrollsystem und Motorkomponenten, so ist sich der für dieses Projekt verantwortliche Professor Dr. Grebe sicher, wird dieses Problem ebenso gelöst werden können wie die Ausweitung des HCCI-Betriebsbereiches möglich sein. Sowohl nach „unten“ ab dem Leerlauf als auch nach „oben“. Wann das sein wird, darauf will man sich bei GM jedoch nicht festlegen. Fünf bis sechs Jahre werden es aber mit Sicherheit sein. (ar/hhg)(autoreporter)