16.07.2004 – 10:52

Motorentwicklung: Laser ersetzt Zündkerze in Form & Leistung

Die CTR - Carinthian Tech Research ? entwickelte
einen Miniaturlaser der künftig die Zündkerze ersetzen kann, wodurch
sowohl Treibstoffverbrauch als auch Schadstoffemissionen reduziert
werden.

Treibstoff sparen, Schadstoffe reduzieren und gleichzeitig die
Leistung verbessern - diese Anforderungen haben wohl viele Autofahrer
und auch Autohersteller. Die Ziele in die Praxis umzusetzen, daran
arbeiten die Experten der CTR - Carinthian Tech Research AG ? aus
Villach und  der AVL List GmbH, ein international führendes Motoren-
und Messtechnik Unternehmen in Graz.

Gemeinsam haben Sie jetzt einen neuen Meilenstein in der
Motorentwicklung gesetzt. Der Laser ersetzt die Zündkerze und bringt
das Auto zum Laufen. Das Besondere dabei ist, dass es erstmals
gelang, einen kompletten Laser mit ausreichender Leistung zum Zünden
eines Benzin-Gemisches im Einbauraum einer Zündkerze unterzubringen.
Bisher musste immer der Motor aufwendig an den Laser angepasst werden
oder der Laserstrahl über Glasfasern in den Brennraum geführt werden.
Damit waren alle Versuche auf reine Forschungsarbeiten eingeschränkt.
Jetzt passt sich der Laser in seiner Geometrie an den Motor an, und
macht damit den Weg frei für "echte" Anwendungen.

Für AVL List ist neben der Laserform auch der Wirkungsgrad von
Bedeutung. Hier hat die CTR eine effiziente Umsetzung der
elektrischen Leistung erreicht: Die Elektronik der Laserzündung kann
mit einer normalen 12V Autobatterie betrieben werden. Bisher hatte
man stets versucht, die Dimension herkömmlicher Zündkerzen zu
verkleinern. Der Zündkerzendurchmesser ist allerdings durch die
Isolatoreigenschaften begrenzt. Bei der Laserzündkerze wird diese
Begrenzung zusätzlich aufgehoben.

Ein Miniaturlaser mit vielen Vorteilen

Den Experten der CTR ist es damit gelungen, den Laser auf diese
Zündkerzendimension zu miniaturisieren und direkt im Motor zu
integrieren. Zum Vergleich: Ein konventioneller Laser mit der
gleichen Leistung ist ungefähr 10-mal so gross, wie der von CTR
entwickelte Zündungslaser. Die Entwicklung wurde erst durch modernste
Hochleistungs-Laserdioden ermöglicht.

Die Laserzündung bietet gleich mehrere Vorteile. Zum einen lässt
der relativ frei wählbare Ort des Zündplasmas die Optimierung des
Verbrennungsvorganges zu und ermöglicht gegebenenfalls auch eine
Mehrfachzündung (Multipoint-Ignition). Im Gegensatz zu herkömmlichen
Zündkerzen stehen bei der Laserzündkerze auch keine Teile in den
Brennraum, was eine relativ vollständige, schadstoffarme Verbrennung
erlaubt und einen geringeren Materialverschleiss nach sich zieht.
Darüber hinaus lassen sich mit der Laserzündung noch magerere
Gemische zünden, wodurch niedrigere CO2-Emmissionswerte erzielt
werden.

Der Laserzündvorgang unter harten Bedingungen

Die Leistung des fokussierten Laserpulses ist ausreichend intensiv
zur Erzeugung einer Plasmakugel, was zu einer lokalen
Temperaturerhöhung führt und somit die Zündung des
Kraftstoff-Luft-Gemisches im Otto-Motor ermöglicht. Der  eigens von
der CTR entwickelte Laser wurde bei AVL List erfolgreich I am
Testmotor erprobt. Die Kärntner Entwickler konzipierten den Laser,
das Gehäuse zum Einbau in den Zündkerzenschacht, sowie die
Ansteuerelektronik. "Das Laserzündungssystem ist für den Einsatz in
Benzin- oder Gasmotoren entwickelt worden. Die grösste
Herausforderung dabei war, in einem kleinen Bauraum einen Laser zu
integrieren, der den am Motor auftretenden Vibrationen standhält und
auch bei hohen Temperaturen (bis zu 300° Celsius) stabil
funktioniert.3, sagt Gerhard Kroupa, Projektleiter der CTR. Russ und
Ablagerungen am optischen Fenster im Brennraum  werden durch den
Laser selbst weggebrannt.

Theoretische Studien und Forschungen gibt es schon seit einiger
Zeit. Erstmals ist es der CTR jetzt gelungen einen Laser-Protoyp
dieser Dimension und Leistung herzustellen, der nach ersten Tests
direkt am Motor erfolgreich funktioniert und als Basis für zukünftige
Serienmotoren dienen kann. Schritte zur Patentierung und
Weiterentwicklung des Systems wurden gemeinsam mit AVL in Angriff
genommen.

Das Foto eines Laserzündkerzenprototyps finden Sie im Internet
unter http://www.ctr.at/de/presseaussendungen.asp

Kontakt:

CTR Carinthian Tech Research AG
Mag. Birgit Rader
Marketing & PR
Tel: 04242-56300-230
Fax: 04242-56300-400
E-Mail: birgit.rader@ctr.at
Internet: http://www.ctr.at