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: Der Gegenkolben-Zweitaktdiesel des Peter Hofbauer

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In der Vergangenheit gab es eine schier unendliche Vielzahl von Motoren-Bauarten, oftmals skurrile Konstruktionen, die nie das Papier verließen oder auch nur in die Nähe einer Serienfertigung gelangten.

          In der Vergangenheit gab es eine schier unendliche Vielzahl von Motoren-Bauarten, oftmals skurrile Konstruktionen, die nie das Papier verließen oder auch nur in die Nähe einer Serienfertigung gelangten. Andere erfolgreichere Entwürfe, die eine gewisse Zeit serienmäßig hergestellt wurden, gerieten in Vergessenheit. So auch der Gegenkolben-Zweitaktdiesel, den Hugo Junkers in Dessau als Flugmotor entwickelt hatte. Es war der sparsamste Motor seiner Epoche und zeichnete sich durch außerordentliche Zuverlässigkeit aus. Mit einem spezifischen Verbrauch von 211 Gramm pro Kilowattstunde lag der Jumo 205 vor 75 Jahren (!) im Bereich heutiger Dieselmotoren. Er arbeitete mit direkter Kraftstoffeinspritzung, die sich erst vor 22 Jahren bei den Personenwagen-Dieselmotoren durchzusetzen begann.

          Heute arbeitet der in Amerika lebenden Motorenspezialist Peter Hofbauer daran, das Gegenkolbenprinzip weiter zu entwickeln. Dazu gründete er das Unternehmen Ecomotors, an dem unter anderen auch Bill Gates beteiligt ist. Die Testläufe verliefen so erfolgreich, dass der Motorenhersteller Navistar eine Entwicklungspartnerschaft mit Hofbauer einging, um den OPOC (Opposed Pistons Opposed Cylinders) genannten Motor für den Antrieb von Nutzfahrzeugen zu verwenden. Natürlich eignet sich das Prinzip auch für Personenwagen, bei denen die niedrige Bauhöhe bei sehr kurzer Bauweise ein wichtiges Argument ist, während die Baubreite durch die nach rechts und links ragenden Zylinder weniger stört.

          Junkers verwendete zwei durch Zahnradsätze verbundene Kurbelwellen, um die im gleichen Zylinder gegenläufig arbeitenden zwei Kolben zu führen. Hofbauer dagegen arbeitet mit nur einer Kurbelwelle, die über Pleuel die "inneren" Kolben bewegt. Die "äußeren" dagegen werden durch ebenfalls auf der Kurbelwelle gelagerte Zugstreben betätigt. Das spart erheblich Baubreite und Gewicht. Wie auch bei Junkers steuert ein Kolben die Einlass- der andere die Auslassschlitze, wobei der Auslasskolben etwas voreilt. Das ergibt ein unsymmetrisches Steuerdiagramm. Der Kolben öffnet die Auslassschlitze, bevor der Einlasskolben die Einlassschlitze öffnet und schließt die Auslassschlitze, wenn die Einlassschlitze noch geöffnet sind. Damit werden die Spülverluste des konventionellen Zweitakters über den ganzen Drehzahlbereich erheblich reduziert. Anschließend wandern die beiden Kolben aufeinander zu, verdichten die Frischluft und bilden im oberen Totpunkt, der in diesem Fall in Zylindermitte liegt, den Brennraum, in den der Dieselkraftstoff durch zwei sich gegenüberliegende Düsen eingespritzt wird. Die gegenwärtigen Einspritzdrücke unterscheiden sich nicht von denen heutiger Motoren, doch laufen schon Versuche mit höheren Einspritzdrücken. Wie alle modernen Diesel arbeitet der OPOC mit einem Abgasturbolader, den Hofbauer zusätzlich elektrisch antreiben will, um das Drehmoment im unteren Drehzahlbereich zu erhöhen.

          Im Gegensatz zu Junkers liegt beim OPOC ein zweiter Kolbensatz dem ersten gegenüber und wird von der gleichen Kurbelwelle betätigt. Es ist ein "unechter" Boxer, weil die beiden Kolbensätze um 180 Grad gegeneinander versetzt arbeiten. Das ergibt eine Zündfolge wie bei einem Vierzylinder-Viertaktmotor. Werden zwei OPOC-Zylindereinheiten zu einem Vierzylinder zusammengefügt, entspricht die Zündfolge einem Achtzylinder- und mit drei Kolbengruppen einem Zwölfzylinder-Viertaktmotor. Das ist einer der Vorzüge des Gegenkolbenprinzips, das nach dem Zweitaktverfahren arbeitet.

          Ein weiterer ist der lange Weg, den das Frischgas von den Einlass- zu den Auslassschlitzen zurücklegen muss, so dass auch dadurch die Frischgasverluste durch die Auslassschlitze minimiert werden. Je nach Auslegung treten im Hauptfahrbereich überhaupt keine Spülverluste auf. Da dem Zweitaktmotor die leistungszehrenden Leertakte des Viertakters und der gesamte Ventiltrieb fehlen, muss der spezifische Kraftstoffverbrauch unter dem eines gleich starken Viertakters liegen. Das hatte Junkers trotz sehr viel einfacherer Technik bewiesen. Wegen der hohen Leistungsdichte wird der OPOC mit Wasser gekühlt, das auch durch die Stege zwischen den Auslassschlitzen fließt. Da der OPOC als Diesel arbeitet, kann er ohnehin auf hohe Drehzahlen verzichten, und er beweist, dass sich ein richtig gemachter Zweitaktmotor besser für niedrige Drehzahlen eignet als ein Viertaktmotor. Was noch bewiesen werden muss, ist die Dauerhaltbarkeit unter Belastung, wie sie beim Nutzfahrzeug auf langen Überlandstrecken auftritt. Besonders gefährdet sind die Zylinder in der Partie der Auslassschlitze, hier tritt der größte Verschleiß auf. Junkers musste sogar die Kolbenböden mit Stahlplatten armieren, weil die damaligen Aluminiumlegierungen den hohen Temperaturen nicht gewachsen waren. Dennoch, von allen ungewöhnlichen Motoren hat Hofbauers OPOC die besten Chancen, die Schwelle zur Serienfertigung zu überschreiten.

          Christian Bartsch

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