So wird der Verbrennungsmotor neu erfunden

Zahlreiche Akteure und Technologien treten in der Automobilindustrie auf, um den Verbrennungsmotor zu „verdrängen“. Doch einige Hersteller, darunter Bosch und Mahle, könnten an einem revolutionären Verbrennungsmotor arbeiten.

Mahle, das deutsche Unternehmen hinter vielen Konstruktionsinnovationen bei Verbrennungsmotoren der letzten 100 Jahre, hat ein Verbrennungssystem namens Mahle Jet Ignition (MJI) entwickelt. Es wird bereits in den Motoren eines großen Formel-1-Teams eingesetzt und soll außerdem Teil eines neuen modularen Hybrid-Antriebssystems werden, das die Produktion von Benzin-Plug-in-Hybriden erleichtern dürfte.

Das MJI-System funktioniert so: Bei einem herkömmlichen Benzinmotor wird der Kraftstoff entweder in die Einlasskanäle zusammen mit der einströmenden Luft eingespritzt (Saugrohreinspritzung) oder direkt in den Brennraum (Direkteinspritzung). Die neue MJI-Technologie gibt es in zwei Varianten: aktiv und passiv. Die aktive Variante kombiniert beide Einspritzarten. Der Saugrohreinspritzer arbeitet auf die übliche Weise, doch die Spitzen des Direkteinspritzers und der Zündkerze sind in einer kleinen Vorkammer unmittelbar über dem Hauptbrennraum angeordnet.

Beim Ansaugtakt führt der Saugrohreinspritzer 95 % des Kraftstoffs in den Einlasskanal, der in den Hauptbrennraum strömt und dann wie gewohnt vom Kolben verdichtet wird. Dabei werden die restlichen 5 % in die Vorkammer eingespritzt und durch den Zündfunken entzündet.

https://www.youtube.com/watch?v=n6Eutw0WU3U

So funktioniert das neue MJI-System von Mahle

Beim Entzünden werden die teilweise verbrannten, heißen Strahlen aus Kraftstoff und Luft durch kleine Öffnungen am Boden der Vorkammer in den Hauptbrennraum gedrückt und entzünden die Hauptladung als Ganzes, statt nur an einer Stelle nahe der Zündkerze. Die Verbrennung erfolgt schneller und gleichmäßiger, mit einem schnelleren Druckaufbau, um Energie rascher bereitzustellen. Der gesamte Prozess ist homogen (Kraftstoff und Luft gleichmäßig vermischt) und kann bei geringerem Leistungsbedarf ultramager betrieben werden (deutlich mehr Luft im Verhältnis zum Kraftstoff).

Die neueste „passive“ Version (in der Formel 1 eingesetzt) verzichtet auf den Direkteinspritzer und hat nur eine Zündkerze in der Vorkammer. Die Idee ist nicht neu: Honda entwickelte Anfang der 1970er-Jahre für seinen ersten Honda Civic die Verbrennungsvorkammer mit gesteuerter Wirbelbildung, doch deren Umsetzung war komplizierter als beim passiven MJI von Mahle.

Während das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch die Einlasskanäle in den Brennraum strömt und verdichtet wird, wird ein kleiner Teil der Hauptladung durch die Düsen in die Vorkammer gedrückt. Dort wird sie von der Zündkerze entzündet, und die heißen Hochdruckstrahlen aus verbranntem Kraftstoff und Luft werden durch die Düsen zurück in die Hauptladung gedrückt und entzünden sie wie zuvor.

Es lassen sich höhere Verdichtungsverhältnisse als üblich nutzen, bevor das Klopfen (Klingeln) zum Problem wird, was den Kraftstoffverbrauch weiter senkt. Die Rückführung von Abgasen und die kalte Luft bei magerer Verbrennung senken die Verbrennungstemperaturen und reduzieren die NOx-Emissionen um 99 % im ultramageren Bereich des Motorkennfelds. Die Emissionen an Kohlenwasserstoffen entsprechen denen eines normalen Saugrohreinspritzer-Benzinmotors, und die Partikelemissionen liegen zwischen denen der Saugrohr- und der Direkteinspritzung.

Beide MJI-Varianten lassen sich bei praktisch jedem Benzinmotor anwenden und können über den gesamten Betriebsbereich des Motors arbeiten. Vor diesem Hintergrund führt Mahle fortgeschrittene Gespräche mit mehreren Automobilherstellern, also bleiben Sie gespannt.

Auch für Hybridfahrzeuge geeignet

Mahle hat außerdem ein modulares Hybrid-Antriebssystem (MHP) angekündigt, das die passive Mahle-Jet-Zündung in seinem Benzinmotor nutzt und Fahrzeugherstellern eine praktisch schlüsselfertige Antriebslösung bieten soll. Es lässt sich mit einem aufgeladenen Zwei- oder Dreizylindermotor und einem Ein-, Zwei- oder Vierganggetriebe konfigurieren. Dadurch lässt sich das MHP für alles skalieren, von einem Fahrzeug des Segments B bis hin zu einem großen SUV des Segments J.