Spritersparnis, Kostensenkung und Abgasminderung sind die drei Megatrends der Nutzfahrzeugindustrie. Von einem Diesel-Zweitakter für mittlere und schwere Lkw verspricht sich ein US-Unternehmen einen billigeren und sparsameren Antrieb.
Die Idee, ein Nutzfahrzeug mit einem Zweitakt-Motor zu betreiben, mutet befremdlich an. Ein kleines Unternehmen namens Ecomotors aus Michigan, USA, will es dennoch versuchen und damit den Verbrennungsmotor revolutionieren. Sparsamer, leichter, kleiner und günstiger sei ihr neuer OPOC-Motor, die Buchstaben stehen für "opposed piston, opposed cylinder", also gegenüberliegende Kolben, gegenüberliegende Zylinder. Die vergleichsweise simple Konstruktion verzichtet auf Zylinderköpfe sowie Ventilsteuerung und somit auf komplexe Teile eines konventionellen Dieselmotors.
Prinzip ist beinahe 140 Jahre alt
Zwei prominente Entwickler stehen hinter dem OPOC-Motor: Ferdinand Kindermann, der sich bereits 1877 das Prinzip des Gegenkolbenmotors mit zwei gegenüberliegenden Kolben patentieren ließ, und der Österreicher Peter Hofbauer, der ab 1978 viele Jahre Chef der Volkswagen-Motorentwicklung war, als technischer Kopf des OPOC-Motors.
Der über 70 Jahre alte Hofbauer sitzt gleichzeitig im Vorstand von Ecomotors. Er beschreibt das Aggregat als eine Mischung aus Boxer-Motor und Junkers-Gegenkolbenmotor, wie man ihn aus Flugzeugen kennt. Sein Vorstandskollege, eine weitere schillernde Persönlichkeit der Branche, ist Donald Runkle, ehemaliger Chefingenieur von General Motors.
Beim OPOC-Motor handelt es sich um eine Weiterentwicklung des Gegenkolbenmotors, dessen Konstruktion auch als Gegenläufermotor oder Gegenlaufmotor firmiert.
Zwei Kolben in einem Zylinder
Sein Prinzip ist verhältnismäßig einfach: Im selben Zylinder arbeiten zwei Kolben gegeneinander und teilen sich in der Mitte einen gemeinsamen Brennraum. Die Kolben bewegen sich aufeinander zu und wieder voneinander weg. Ein- und Auslassschlitze liegen an den jeweiligen Enden des Brennraums, freigegeben werden sie in der Nähe ihrer äußeren Totpunkte.
Zwei dieser Gegenkolbenmotoren sind beim OPOC-Motor hintereinander angeordnet, dazwischen liegt die Kurbelwelle. Die Kraftübertragung der außen liegenden Kolben erledigen Zugpleuel. Mit Hilfe einer elektronischen Kupplung lässt sich ein Zylindermodul im Teillastbereich abtrennen. Wärme-, Strömungs- und Reibungsverluste des stillgelegten Teils entfallen dann, während sich der Ladedruck und somit der thermodynamische Wirkungsgrad im arbeitenden Teil erhöht. Positiver Effekt: ein reduzierter Kraftstoffverbrauch.
Vor etwa zwei Jahren entstand der erste, EM 100 genannte Prototyp des Motors. Ecomotors strebt damit einen gegenüber einem vergleichbaren Viertakter-Diesel um bis zu 50 Prozent verringerten Verbrauch und eine in den Kosten um bis zu 20 Prozent reduzierte Herstellung an.
Halb so viele Teile wie ein konventioneller Motor
Das Konzept hört sich erst einmal vielversprechend an. Die simple Konstruktion ohne Zylinderköpfe oder Ventilsteuerung soll die Hälfte der Teile eines konventionellen Motors einsparen und die Laufwege der Kolben um 50 Prozent verkürzen. Die Kolben wirken direkt auf die Kurbelwelle. Dementsprechend soll der Motor leichter und kleiner sein.
Gravierende Nachteile des Konzepts sind die große thermische Belastung des Auslasskolbens, ein hoher Ölverbrauch und hohe Schadstoffemissionen im Abgas.
Laut Ecomotors lassen sich derartige Schwierigkeiten mit besseren Motorölen und einem optimierten Management des Schmierfilms in den Griff bekommen. Der Motorenhersteller setzt zudem auf asymmetrische Steuerzeiten und eine entsprechend weiterentwickelte Abgasrückführung sowie verbesserte Abgasnachbehandlung. Die Abgasemissionen sollen sich so allesamt auf zulassungsfähigem Niveau bewegen.
Drehmoment-Schlappe bei niedrigen Drehzahlen
Ein unbestrittenes Manko des Gegenkolben-Zweitakters ist das besonders in Nutzfahrzeugen nur schwer akzeptierbare, fehlende Drehmoment im unteren Drehzahlbereich. Eine elektronisch gesteuerte Aufladung soll dieses Minus ausgleichen.
Insgesamt hat Ecomotors inzwischen 66 Millionen Euro Investitionskapital gesammelt. An das Unternehmen glauben unter anderem Größen wie Microsoft-Gründer Bill Gates. Noch hat das Start-up kein Fahrzeug auf der Straße. Das soll sich im kommenden Jahr ändern. Der chinesische Automobilzulieferer Zhongding Power will für über 200 Millionen Dollar eine Fabrik in der Nähe von Shanghai bauen und ab 2014 jährlich 150.000 OPOC-Motoren produzieren. Beliefert werden sollen vor allem Lkw-Hersteller mit einem Bedarf an Motoren von 200 bis 400 PS.
