Überkritische Verbesserung?

Das Start-up Transonic Combustion verbindet Benziner- und Diesel-Technologie in einem Einspritzsystem, dass die Kraftstoffeffizienz von herkömmlichen Motoren um 50 Prozent verbessern soll.

Spritsaufende SUVs gelten auch in den USA längst nicht mehr als cool. Nun will das texanische Start-up Transonic Combustion dort den Schritt zum Drei-Liter-Auto beflügeln: Mit Hilfe eines neuen, effizienteren Benzineinspritzsystems soll der Verbrauch – bei einer Autobahnfahrt – auf 3,7 Liter pro 100 Kilometer sinken. Zum Vergleich: Der in den USA so populäre Hybridwagen Toyota Prius benötigt noch fünf Liter auf dieser Entfernung.

Bevor der Kraftstoff in den Brennraum des Motors eintritt, werde er mittels hohen Drucks und Erhitzen in einen überkritischen Zustand gebracht, erläutert Mike Rocke, Vizepräsident von Transonic, das Grundprinzip des Systems. In einem überkritischen Zustand ist ein Stoff vereinfacht gesagt sowohl Gas als auch Flüssigkeit. Dadurch verbrenne er sehr schnell und sauber, was den Verbrauch senke. Zusätzlich werde das Benzin mit Hilfe eines Katalysators noch teiloxidiert, um die Verbrennung zu verbessern.

Weil eine überkritische Flüssigkeit verwendet wird, ist keine elektrische Zündung mehr nötig. Im Zylinder mischt sich nämlich die hochverdichtete und –erhitzte Flüssigkeit mit Luft und entzündet sich von selbst. Darin ähnelt die Transonic-Technologie Dieselmotoren, die ohne Zündkerzen arbeiten.

Der Zündzeitpunkt lässt sich über Dichte und Temperatur so einstellen, dass die Explosion des Kraftstoffs den Kolben genau im richtigen Augenblick trifft, um möglichst viel mechanische Energie zu erzeugen und eine Wärme- und damit Energieübertragung auf die Wände des Brennraums gering zu halten. Eine von Transonic selbst entwickelte Software passt den Zündzeitpunkt dabei an den Lastpunkt des jeweiligen Motormodells an.

Ebenfalls ähnlich wie beim Dieselmotor kommt es nicht zu so genannten Drosselklappenverlusten. Im Benzinmotor muss das Mischungsverhältnis zwischen Kraftstoff und Luft möglichst konstant sein. Bei geringerer Leistung muss deshalb die Luftzufuhr gedrosselt werden. Weil der Benzinmotor dadurch gewissermaßen schwerer atmet, arbeitet er gerade im Teillastbereich nicht sehr effizient.

Dieselmotoren hingegen kann ein Luftüberschuss nichts anhaben, weil sie mit hoher Verdichtung statt mit einem Funken zünden. Die Transonic-Einspritzung arbeitet genauso und funktioniert deshalb ebenfalls bei geöffneter Luftzufuhr unter verschiedenen Kraftstoff-Luft-Verhältnissen. Dabei werden nach Angaben von Transonic nur halb so viele Stickoxide ausgestoßen wie bei herkömmlichen Benzinmotoren.

Auch Autohersteller wie Daimler und Volkswagen arbeiten an Verfahren, Benzin- und Dieselwelt miteinander zu verbinden. „Wir erleben gerade eine Renaissance des Verbrennungsmotors“, sagt William Green, Chemieingenieur am MIT. Die Technologie von Transonic hält er für einen „vielversprechenden Ansatz“, um die herkömmliche Direkteinspritzung bei Benzinern zu verbessern.

Erste Tests zeigen jedenfalls beeindruckende Ergebnisse. Der Firmen-Testwagen habe mit dem neuen System in einem von Transonic gebauten Motor bei einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von 80 Kilometern pro Stunde nur 2,4 Liter Benzin auf 100 Kilometer verbraucht, sagt Rocke. Derzeit werde die Einspritztechnologie an Motoren von drei Herstellern getestet. Man müsse aber noch untersuchen, wie sich der höhere Druck und die höhere Temperatur des Kraftstoffs auf den Motorverschleiß auswirken.

Wenn die Technologie funktioniert wie geplant, könnte sie die Kraftstoffeffizienz um 50 Prozent erhöhen, schätzt Rocke. Ein weiterer Vorteil sei, dass die Technologie nicht nur mit Benzin, sondern auch mit Diesel, Ethanol oder Pflanzenöl funktioniere. Die Kosten seien ungefähr mit denen von heutigen hochwertigen Einspritzsystemen vergleichbar.

Transonic, in das auch die Wagniskapitalgeber Venrock und Khosla Ventures investiert haben, plant, das System selbst zu produzieren. Die erste Fabrik soll 2013 gebaut werden. Schon ein Jahr später könnte die neue Benzineinspritzung dann in die Autoproduktion integriert werden, hofft Rocke. (nbo)