Hochfrequenzzündanlage für Kraftfahrzeuge

Einige tausend Mal zündet sie das Kraftstoffgemisch in der Minute. Ohne Zündkerze würde kein Benziner von der Stelle kommen. Genau für dieses Herzstück des Motors entwickelte Prof. Dr.-Ing. Holger Heuermann jetzt gemeinsam mit der Ludwigsburger Beru AG eine neuartige Hochfrequenzzündanlage für Kraftfahrzeuge.

Die Vorteile des neuen Zündsystems liegen insbesondere im geringeren Kraftstoffverbrauch, einer höheren Leistung und weniger Abgasen.

Ganz allgemein ist die Aufgabe der Zündung, das verdichtete Luft-Kraftstoffgemisch zum richtigen Zeitpunkt zu entflammen und so die Verbrennung einzuleiten. Dabei entsteht eine Hochspannung von über 25000 Volt, die an einer Zündkerze eine kurzzeitige Lichtbodenentladung zwischen Elektrode und Masse bewirkt. Bei der Erfindung des Professors am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik erzeugen dagegen elektromagnetische Wellen und nicht wie bisher ein elektrischer Impuls den Zündfunken an der Zündkerze.

Der große Vorteil der Erfindung ist, dass der entflammte Zündbereich viel größer und die Gestaltung des Zündfunkens hinsichtlich Brenndauer und Funkenzahl variabel ist. Damit lassen sich auch inhomogene und magere Gemische leichter entflammen. Nicht zuletzt dadurch verringert sich der Kraftstoffverbrauch und die Abgasemission. Bereits im Februar meldete er deshalb die Idee als Erfindungsmeldung bei Pro-Vendis an. Anschließend forschte Robert Perkuhn mit den vorliegenden Ergebnissen während seiner Diplomarbeit weiter.

“Für mich ist es das große Leuchten”, deutet Prof. Heuermann auf die Flamme, die bei einer Mikrowellenleistung von 600 Watt an der Zündkerze erzeugt wird. “Wir haben es geschafft, den Funken auch bei einer Leistung von nur 20 Watt zu generieren”, erklärt der Professor den einzigartigen Erfolg der Forschung. Diese geringe Leistung senkt einerseits den Stromverbrauch der Zündanlage im PKW und ermöglicht eine potentiell kostengünstige Umsetzung.

So nutzen die Elektrotechniker für den Bau des Prototypen Transistoren (Halbleiterbauteile), wie sie auch in der Handytechnologie verwendet werden.

Darüber hinaus erlaubt der Sachverhalt, dass die maximale Spannung erst in der Zündkerze erzeugt wird, eine Umsetzung mit preisgünstigeren Materialien. Nur durch diese Ideen ist die grundlegende Entwicklung für ein zukunftsweisendes und alternatives Zündsystem umsetzbar.

“Wir sind zwar nicht die Ersten, die einen Motor mit 600 Watt Mikrowellenleistung zum Laufen bekommen”, gibt der Professor zu. Aber das bisher bekannte Konzept von Bosch und der Universität Stuttgart seien in der Produktion einfach viel zu teuer.

Im nächsten Jahr wird die neue Erfindung unter Druck gemessen. Zudem erfolgt zusammen mit der Firma Beru der erste Einbau des Prototypen in den Motor. “Es muss noch viel entwickelt werden, es kommt noch viel Arbeit auf uns zu”, freut sich der Professor auf die praktische Anwendung.